Bonnes nouvelles du JWST (James Webb Space Telescope)

[dg2 1861]

il y a 8 minutes, Cay2 a dit :

Ce Phasing doit être maintenu en opération. Toutes les une à deux semaines, il faut contrôler le phasage et le réajuster si nécessaire. Rien n’est stable aux échelles nanométriques.

C'est a question que je me posais depuis le début : y avait-il moyen de "verrouiller" le machin une fois le déploiement réalisé, ou est-il indispensable d'ajuster sans cesse ? Réponse 2, donc, avec comme corollaire : y a-t-il un risque de dégradation si certains actuateurs commencent à ne plus fonctionner, et s'agit-l de pièces à la fiabilité critique ?

[spectrahm 103]

Le miroir secondaire est équipé d'optique adaptative pour compenser d'éventuelles déformations résiduelles du miroir primaire, qui seraient liées à l'échec d'actuateurs. J'ignore si l'optique adaptative est une redondance pour garantir une bonne correction, ou un mécanisme critique.

Il y a 7 actuateurs par section de miroir (à chaque coin et au centre), soit un total de 42, la section centrale étant fixe. Je pense qu'il faudrait un nombre conséquent de dysfonctionnements pour que cela ait un impact notable, en particulier pour les observations spectroscopiques.

Edited January 8, 2022 by spectrahm

[Alain MOREAU 6871]

il y a 13 minutes, spectrahm a dit :

Il y a 7 actuateurs par section de miroir (à chaque coin et au centre), soit un total de 42,

 

Je ne comprends pas cette phrase ?

[spectrahm 103]

Seules les deux sections latérales du miroir primaire, soit les sections dépliantes, comportent des actuateurs.

 

Cela représente 2 x 3 segments. Chaque segment comprenant 7 actuateurs, cela fait un total de 42 actuateurs.

[Huitzilopochtli 6030]

il y a 8 minutes, spectrahm a dit :

Seules les deux sections latérales du miroir primaire, soit les sections dépliantes, comportent des actuateurs.

 

Depuis quand ?!!!!!!!  

[spectrahm 103]

Autant pour moi, confusion. Il y en a bien sur les 18 segments !

[Alain MOREAU 6871]

il y a 29 minutes, spectrahm a dit :

Seules les deux sections latérales du miroir primaire, soit les sections dépliantes, comportent des actuateurs.

 

Cela représente 2 x 3 segments. Chaque segment comprenant 7 actuateurs, cela fait un total de 42 actuateurs.

 

La phrase est plus claire, mais ça reste incompréhensible.

Moi j’en suis là, pour tous les segments évidemment :

 

 

 

Source :

https://webb.nasa.gov/content/observatory/ote/mirrors/index.html

 

Edited January 8, 2022 by Alain MOREAU
Illustrations, précisions

[Cay2 716]

il y a 40 minutes, spectrahm a dit :

Le miroir secondaire est équipé d'optique adaptative pour compenser d'éventuelles déformations résiduelles du miroir primaire, qui seraient liées à l'échec d'actuateurs. J'ignore si l'optique adaptative est une redondance pour garantir une bonne correction, ou un mécanisme critique.

Rectificatif: : non.

Le miroir secondaire est passif en forme, actif en position. Il est sur un hexapode pour l'alignement, voila tout.

Si on ne peut plus aligner un segment : on ne peut rien faire avec le secondaire.

Au contraire, si on détecte de la déformation sur le secondaire, on peut partiellement la corriger avec le primaire. Par exemple, en ajustant les positions des segments on peut compenser de l'astigmatisme.

Aussi :

Une optique adaptative ne sert a rien dans l'espace. C'est une optique déformable plusieurs centaines de fois par seconde, pour corriger les effets de l’atmosphère d'un télescope au sol.

Une optique active permet de déformer un miroir de la même manière, mais avec un espacement temporel beaucoup plus long (disons : de temps en temps). C'est le cas des segments du primaire du JWST qu'on peut déformer en courbure.

 

 

[starjack 1715]

il y a une heure, pierre_charpentier a dit :

Je trouvais que le petit panneau déployé juste après la séparation faisait rikiki mais si c'est bien ça je comprends mieux ..

 

Comparativement à la taille totale de l'engin, le panneau solaire est effectivement petit, il ne génère que 1500 W... 

 

Voir un peu plus haut dans le fil...

[Cay2 716]

Les actuateurs du M1 (2)

 

Apres déploiement, l’incertitude de positionnement des segments est en gros de 1.5 mm en piston (z), 0.6mm en decentrement (x,y), 0.5 mrad en tip-tilt et clocking (Rx, Ry, Rz). Il faut rattraper tout ça, suivant trois translations (x,y,z) trois rotations (Rx, Ry, Rz) pour chaque segment. Avec ces 6 degrés de liberté par segment du JWST :

-          On stacke et on phase (voir post précèdent) avec Rx, Ry, z (Tip, Tilt, Piston)

-          On ajuste les positions (x,y) dans le plan du miroir. Des segments décentrés génèrent de l’astigmatisme (à 0 degré) localement.

-          On ajuste le clocking Rz des segments, c’est-à-dire leur rotation autour de leur axe optique. Un défaut d’alignement en clocking génère de l’astigmatisme (à 45 degré), et de manière plus sensible que celui du aux décentrements en (x,y).

Une petite illustration sur un modèle du JWST : les erreurs de position génèrent localement piston, tip-tilt, courbure, astigmatisme sur les segments.

 

 

On utilise un système de positionnement de type hexapode dont le principe est le suivant : en ajustant la longueur de 6 vérins articulés on peut contrôler les trois translations (x,y,z) et les trois rotations (Rx, Ry, Rz). 

 

Zoom sur les 3 paires de vérins des segments du JWST (en rouge) :

Au prochain post on voit comment il fonctionne ce vérin.

Marc 

 

 

[jackbauer 2 11889]

Il y a 2 heures, starjack a dit :

Il y a 3 heures, pierre_charpentier a dit :

Je trouvais que le petit panneau déployé juste après la séparation faisait rikiki mais si c'est bien ça je comprends mieux ..

 

Comparativement à la taille totale de l'engin, le panneau solaire est effectivement petit, il ne génère que 1500 W... 

 

Pas si petit que ça, et constamment alimenté par le soleil...

 

 

[jackbauer 2 11889]

 

ça y est : le miroir primaire est entièrement déployé !!!!

 

"...La dernière aile est maintenant déployée ! Avant de célébrer, nous avons encore du travail à faire. L'équipe travaille dur pour verrouiller l'aile en place, un processus de plusieurs heures. Lorsque le dernier loquet est sécurisé, Webb sera entièrement déplié dans l'espace..."

 

 

Edited January 8, 2022 by jackbauer 2

[Adamckiewicz 4857]

il y a 8 minutes, jackbauer 2 a dit :

t constamment alimenté par le soleil...

Et sans atmosphere 

[Cay2 716]

il y a 8 minutes, jackbauer 2 a dit :

ça y est : le miroir primaire est entièrement déployé !!!!

Excellent, gros ouf de soulagement. Merci pour la nouvelle !!!

[jackbauer 2 11889]

y'a de la joie et de l'émotion ! 

 

 

 

[Adamckiewicz 4857]

Et la parabolisation de mon primaire est finie ce jour! C’est un signe!

[Adamckiewicz 4857]

This is a remarkable engineering achievement that 99 percent of the world will not appreciate
 

 

 il est optimiste!!!!

[jackbauer 2 11889]

Il y a un direct sur NASA TV :

 

 

[jackbauer 2 11889]

[vaufrègesI3 13454]

 

Une première approche pour la suite... l'alignement des18 segments du miroir primaire ainsi que les test et l'étalonnage des quatre instruments scientifiques..                

                                                     

(Penser à la tisane..)

 

Pourquoi faudra-t-il six mois pour voir les premières images scientifiques du JWST ?

Par Heidi B. Hammel, vice-présidente des sciences de l'Association des universités pour la recherche en astronomie (AURA), vice-présidente de la Planetary Society et l'un des six scientifiques interdisciplinaires du JWST.

 

Source : https://www.planetary.org/articles/jwst-first-images 

 

(Extraits)

 

Lorsque le JWST arrivera sur le site L2, il sera entièrement déployé et prêt à entamer la phase suivante des préparatifs : la mise en service. La mise en service est le processus par lequel le JWST et son équipement sont officiellement prêts pour la science et se compose de deux activités principales. Tout d'abord, l'équipe du télescope JWST doit aligner tous les segments du miroir primaire, afin qu'ils fonctionnent comme un seul télescope parfaitement focalisé (mise en service du télescope). Ensuite, les équipes chargées des instruments scientifiques du JWST doivent tester et étalonner chacun des nombreux modes des quatre instruments scientifiques embarqués (mise en service des instruments scientifiques). Nous allons aborder successivement ces deux séquences de mise en service :

 

 

Mise en service du télescope

 

La fusée Ariane 5 n'est pas assez large pour accueillir le miroir de 6,5 mètres nécessaire à la réalisation des objectifs scientifiques du JWST. Pour résoudre ce problème, les ingénieurs du JWST ont décidé de créer un miroir composé de 18 segments hexagonaux au lieu d'un seul grand morceau de verre ; de cette façon, le miroir peut être littéralement plié pour s'adapter à l'intérieur de la fusée. Après le lancement et le dépliage, ces segments devront être alignés à l'aide d'"actionneurs" extrêmement sensibles (petits dispositifs qui modifient la forme et l'emplacement de chaque segment du miroir).

 

Il faudra trois mois à l'équipe du JWST pour aligner très lentement et soigneusement les 18 segments de miroir. Lentement comment ? L'un des scientifiques du télescope me l'a décrit comme suit : "les segments du miroir se déplacent au même rythme que la croissance d'un brin d'herbe". Ce processus délicat, mais qui prend du temps, permet de réunir les 18 images séparées pour créer une image nette.

 

La première série de mises au point ne concernera qu'un seul instrument, la caméra proche infrarouge. N'oubliez pas, cependant, que le JWST comporte quatre instruments distincts (voir ci-dessous) et qu'ils ne regardent pas tous exactement le même point du ciel. Le processus de mise au point doit alors être répété dans ce que l'on appelle une séquence "Multi-Instrument Multi-Field" (MIMF), qui peut être effectuée plus d'une fois pour obtenir une mise au point parfaite pour tous les instruments.

 

Quatre mois après le lancement du JWST, le télescope devrait être aligné et tous les instruments mis au point. Ensuite, l'équipe du JWST se penchera sur les instruments scientifiques eux-mêmes.

 

Mise en service des instruments scientifiques

 

La phase finale des préparatifs de mise en service du JWST consiste à étalonner et à tester tous les modes opérationnels de ses quatre instruments scientifiques : l'instrument pour l'infrarouge moyen (MIRI), la caméra pour l'infrarouge proche (NIRCam), l'imageur pour l'infrarouge proche et le spectrographe sans fente/capteur de guidage fin (NIRISS/FGS), et le spectrographe pour l'infrarouge proche (NIRSpec). De plus amples informations sur ces instruments sont disponibles ailleurs.

 

Ces instruments doivent être très froids pour fonctionner correctement, et ils doivent être refroidis lentement pour éviter le dégazage (le dégazage fait référence à la libération de gaz piégé sur ou dans les surfaces ; ce gaz peut se condenser sur les optiques et les électroniques, dégradant leurs performances). Ainsi, les instruments commencent à se refroidir quelques jours après le lancement, et continuent à se refroidir lentement tout au long de la mise en service du télescope décrite ci-dessus. Il faut plus de trois mois à MIRI (la caméra la plus sensible à la température) pour atteindre sa température de fonctionnement finale.

 

Chaque instrument possède de nombreux modes de fonctionnement, qui doivent tous être vérifiés avant que le JWST ne soit prêt pour les opérations scientifiques. L'ensemble de la séquence de mise en service des instruments dure plus de deux mois. Une feuille de calcul des activités pour cette période répertorie plus de 200 activités distinctes. Celles-ci vont de choses assez faciles à comprendre (vérifications de la mise au point, étalonnage astrométrique, évaluation des variations du fond du ciel, tests de poursuite de cibles mobiles) à des tests plus ésotériques que même moi, je ne peux pas vraiment traduire en termes compréhensibles ("caractérisation de la TCL du HDE"). Mais voici l'essentiel : chaque mode, qu'il s'agisse d'imagerie, de spectroscopie ou de coronographie, doit être testé. Les équipes évalueront le niveau de vibration du télescope, la quantité de lumière parasite introduite par des objets brillants tels que des planètes ou des étoiles brillantes, la forme de la "fonction d'étalement du point" (PSF - le profil caractéristique d'une source ponctuelle telle qu'une étoile), l'aspect des "champs plats" et des "cadres de biais" (données relatives à la réactivité des détecteurs), et bien plus encore.

 

À la fin de l'étalonnage des instruments scientifiques, les équipes auront une connaissance approfondie de la sensibilité et des capacités du télescope. Le télescope sera prêt à commencer son programme scientifique prévu !

 

Célébration de l'étape des six mois du JWST avec les premières activités scientifiques !

 

Cette demi-année de déploiement et de mise en service, méticuleusement orchestrée, a nécessité un travail de planification incroyable. Les premières images scientifiques en seront le fruit. Les cibles sont une liste d'objets sélectionnés pour illustrer les capacités du JWST. Avec leur diffusion, nous célébrerons la fin de la mise en service et le début des observations scientifiques. Au plus tôt, ces premières images scientifiques devraient apparaître à la fin du mois de juin, mais étant donné les complexités que j'ai décrites ci-dessus, je ne serais pas surpris si nous devions attendre jusqu'en juillet ou même en août. Mais je suis certain d'une chose : l'attente en vaudra la peine.

 

Heidi B. Hammel

 

 

 

MISE EN SERVICE DU JWST Après l'arrivée du JWST sur L2, son premier voyage autour de l'"orbite du halo" L2 sera chargé de travail pour l'équipe du JWST. La mise en service du télescope (en vert) permet de s'assurer que les 18 segments du miroir principal sont alignés et que la mise au point du télescope est parfaite. Les encarts à droite montrent un exemple d'empilement d'images : déplacer les segments de manière à aligner l'image d'une étoile de chaque segment ; l'image finale est agrandie pour montrer que les 18 images sont correctement empilées. Tout au long de la mise en service du télescope, les instruments scientifiques se refroidissent et se préparent à leurs propres vérifications détaillées (en violet). L'encadré de gauche montre leurs positions relatives sur le ciel ; la boîte de l'encadré mesure environ 20 x 10 minutes d'arc sur un côté (pour référence, la pleine lune mesure environ 30 minutes d'arc). Toutes les dates indiquées dans ce diagramme sont approximatives et les activités mentionnées ne représentent qu'une infime partie des travaux de mise en service en cours. AURA / S. Lifson

 

 

[jackbauer 2 11889]

J'ai déjà posté pas mal de photos, mais jamais ces deux vues d'artistes, j'attendais qu'il soit totalement déployé.

Ainsi les hommes ont décidé un jour d'envoyer leur plus bel ambassadeur, un chef d'oeuvre de technologie, véritable vaisseau d'or et de lumière voguant dans le vide spatial pour questionner l'Univers. Un observatoire de folie, lancé un jour de Noël depuis une forêt tropicale...Comme si un tel spectacle nous était interdit, comme si seuls les dieux du cosmos pouvaient jouir du reflet des étoiles dans son oeil d'or, les mortels qui l'ont conçu ont décidé de nous priver de cette vision. Il ne nous reste donc que le rêve, l'imagination et la fébrile attente de ce qu'il va nous faire découvrir...

 

 

Edited January 8, 2022 by jackbauer 2

[jackbauer 2 11889]

La NASA a ressorti un communiqué de de 2017, lorsque Webb était testé dans une chambre à vide à Houston (et échappant de peu aux inondations !)

 

Traduction automatique :

 

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2017/aligning-the-primary-mirror-segments-of-nasa-s-james-webb-space-telescope-with-light

Alignement des segments de miroir primaire du télescope spatial James Webb de la NASA avec la lumière

Une partie des tests cryogéniques en cours du télescope Webb dans la chambre A de Johnson comprend l’alignement, ou « phasage », des 18 segments de miroir primaire de forme hexagonale du télescope afin qu’ils fonctionnent comme un seul miroir de 6,5 mètres. Tous ces segments doivent avoir la position correcte et la courbure correcte; sinon, le télescope ne sera pas en mesure de se concentrer avec précision sur ses cibles célestes.

Alignement des miroirs

Pour mesurer la forme du miroir primaire du télescope Webb, les ingénieurs utilisent un dispositif de test appelé interféromètre, qui fait briller un laser sur le miroir. Parce que le miroir est segmenté, il nécessite un interféromètre spécialement conçu, connu sous le nom d’interféromètre multi-longueurs d’onde, qui permet aux ingénieurs d’utiliser deux ondes lumineuses à la fois, a expliqué Lee Feinberg, responsable des éléments du télescope optique pour le télescope Webb au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland.

L’interféromètre divise la lumière laser en deux ondes distinctes. L’une de ces ondes traverse une lentille et se réfléchit sur le miroir primaire; l’autre vague sert de référence. L’onde réfléchie interfère avec (rencontre) l’onde de référence, et les ingénieurs analysent l’onde combinée qui résulte de cette interférence. « En analysant le signal d’interférence, les ingénieurs déterminent la forme du miroir et l’alignement des miroirs », a expliqué Feinberg.

Lorsque les ingénieurs doivent ajuster les positions et les formes des segments de miroir pour obtenir un alignement précis, ils utilisent les sept actionneurs (minuscules moteurs mécaniques) fixés à l’arrière de chacun des segments de miroir. Pour chaque segment, six de ces actionneurs sont placés en groupes de deux, à trois points également espacés le long de l’extérieur du miroir (pour ajuster la position du segment), et l’un est attaché à six entretoises qui sont reliées à chacun des coins du segment de miroir hexagonal (pour ajuster la forme du segment).

Les actionneurs de chaque segment de miroir sont capables de mouvements extrêmement infimes, ce qui permet aux ingénieurs d’aligner l’ensemble du miroir primaire en ajustant finement chaque segment de miroir. « Ils peuvent se déplacer par étapes qui sont une fraction d’une longueur d’onde de la lumière, soit environ 1/10 000ième le diamètre d’un cheveu humain », a expliqué Feinberg.

Ces actionneurs peuvent également être utilisés pour remodeler avec précision chaque segment de miroir afin de s’assurer qu’ils correspondent tous une fois alignés. La capacité de modifier l’alignement et la forme du miroir est essentielle car le miroir doit être déplié à partir de sa position rangée non alignée lorsque le télescope se déploie. Ce test vérifie que les actionneurs ont suffisamment d’amplitude de mouvement une fois dans l’espace, à leur température de fonctionnement d’environ 40 K (ou environ moins 388 degrés Fahrenheit / moins 233 degrés Celsius), pour mettre le miroir primaire du télescope dans sa forme correcte afin qu’il puisse étudier avec précision l’univers.

 

Test des miroirs alignés

Avec les miroirs alignés, les ingénieurs testent l’optique de Webb à l’aide d’un équipement de support appelé ASPA, un acronyme imbriqué qui signifie « AOS Source Plate Assembly ». L’ASPA est un matériel de test qui se trouve au sommet du sous-système azoté optique (AOS) de Webb et envoie de la lumière laser de test dans et hors du télescope, agissant ainsi comme une source de lumière stellaire artificielle. L’AOS contient les miroirs tertiaires et à direction fine du télescope.

Au cours d’une partie du test optique, appelée test « demi-passage », l’ASPA alimente la lumière laser directement dans l’AOS, où elle est dirigée par les miroirs tertiaires et à direction fine vers les quatre instruments scientifiquesde Webb, qui se trouvent dans un compartiment directement derrière le miroir primaire. Ce test permet aux ingénieurs d’effectuer des mesures de l’optique à l’intérieur de l’AOS pour vérifier que le miroir tertiaire de Webb, qui est immobile, est correctement aligné sur les instruments.

Dans une autre partie du test, appelée test de « réussite et demie », la lumière se déplace dans un chemin inverse à travers l’optique du télescope. La lumière est à nouveau introduite dans le système à partir de l’ASPA, mais vers le haut cette fois, jusqu’au miroir secondaire. Le miroir secondaire réfléchit la lumière vers le miroir primaire, qui la renvoie au sommet de la chambre A. Les miroirs situés au sommet de la chambre renvoient la lumière au télescope, où elle suit son cours normal à travers le télescope jusqu’aux instruments, mais cette fois en contournant l’équipement de test ASPA.

« Cela vérifie non seulement l’alignement du miroir primaire lui-même, mais aussi l’alignement de l’ensemble du télescope - le miroir primaire, le miroir secondaire et les miroirs tertiaires et à direction fine à l’intérieur de l’AOS », a déclaré Paul Geithner, chef de projet adjoint - technique pour le télescope Webb chez Goddard. « Pris ensemble, les tests demi-passe et réussite et demi démontrent que tout est aligné sur tout le reste. »

Étant donné que l’ASPA est un matériel de test au sol, il sera retiré du télescope une fois les tests cryogéniques chez Johnson terminés.

L’environnement de vide cryogénique de la chambre A simule l’environnement spatial glacial où Webb opérera et où il collectera des données sur des parties de l’univers jamais observées auparavant. La vérification de l’ensemble du télescope, y compris son optique et ses instruments, fonctionne correctement dans cet environnement froid garantit que le télescope fonctionnera correctement dans l’espace. Le télescope et ses instruments sont conçus pour fonctionner à froid, ils doivent donc être froids pour être alignés et fonctionner correctement.

Par Eric Villard et
Maggie Masetti Centre de vol spatial Goddard de la NASA

Dernière mise à jour : 18 octobre 2017
Rédactrice en chef : Lynn Jenner

 

 

 

[Battista 175]

Ah là là là là, tu nous fais rêver !   Ces vues d'artiste sont géniales !   Le texte que tu viens de nous écrire est très émotionnel, merci !  Merci mille fois !   La science, la technologie, c'est beau !    

[jackbauer 2 11889]

Des photos de l'ambiance dans la salle de contrôle, Baltimore : soulagement et congratulations 

 

 

[starjack 1715]

Pour revenir un instant sur la production d'électricité, le panneau solaire, composé de quatre éléments, mesure 5,90 m de long (Wikipedia) pour 2 m de large (pifomètre d'après la photo). Il produit constamment 2kW. Rappelons que la dimension du bel engin JWST déplié est de 21 m de long sur 14 m de large et 8 m de haut.

 

Sur l'ISS, la production d'électricité est de 95 kW (quand la station est au soleil...) avec huit panneaux qui font 34 m sur 12. Le besoin n'est pas le même bien sûr.