jackbauer 2

Bonnes nouvelles du JWST (James Webb Space Telescope)

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Un excellent site entièrement en français sur le JWST :

https://www.jwst.fr/

 

En cliquant sur le lien, descendez en bas de page, il y a une remarquable animation interactive qui permet d'examiner cet observatoire spatial compliqué dans tous les sens...

 

 

Sur la question des ergols et de son utilisation pendant le déroulement de la mission, on peut y lire ceci :

 

https://www.jwst.fr/2021/12/plein-effectue-le-jwst-est-bientot-pret-a-decoller/

 

Si la grande majorité de l’énergie de lancement nécessaire pour envoyer le JWST sur son orbite opérationnelle autour du point de Lagrange L2 du système Soleil-Terre sera fournie par la fusée Ariane 5 ECA dont la coiffe a été modifiée pour remédier aux problèmes de dépressurisation lors de son ouverture, pour protéger les connections du bouclier thermique, l’observatoire possède aussi ses propres propulseurs. Après s’être libéré du lanceur, il utilisera ces derniers pour affiner son approche. Ainsi, juste après le lancement, les équipes au sol devront effectuer plusieurs manœuvres pour guider l’observatoire jusqu’à l’emplacement prévu.

Des manœuvres de correction pendant le parcours permettront d’affiner la trajectoire. Il y en aura 3: une première correction aura lieu 12 h après le lancement et sera relativement longue puisqu’elle durera environ 2h30 ; une seconde correction, plus courte, sera effectuée  2,5 jours après le lancement; enfin, une ultime manœuvre aura lieu 30 jours après le lancement pour faciliter l’entrée du JWST dans son orbite (voir l’article –  en anglais- Petersen et al., 2014). Ces mêmes propulseurs seront utilisés périodiquement tout au long de la mission pour maintenir cette position. Un deuxième ensemble de propulseurs plus petits — qui seront quant à eux alimentés uniquement par de l’hydrazine — servira à compenser l’augmentation de moment angulaire causée par la pression du rayonnement solaire sur la grande surface de l’écran solaire.

Bien que tout ait été conçu pour maintenir cette pression bien équilibrée, le moment angulaire augmente lorsque le télescope pointe vers différentes cibles, de sorte que de petites manœuvres occasionnelles de « déchargement » sont nécessaires pour maintenir les roues de réaction de l’observatoire dans leurs plages de fonctionnement appropriées. Les roues de réaction sont des « volants » intégrés au vaisseau spatial qui aident à maintenir l’orientation de la charge utile stable.

Maintenant que le chargement du combustible est achevé, les équipes d’Arianespace et de la NASA vont pouvoir préparer le lancement. Il s’agira notamment de déplacer le télescope vers le Bâtiment d’Assemblage Final (BAF), de le positionner au sommet de la fusée Ariane 5 qui servira à l’envoyer dans l’espace, puis à l’encapsuler dans son carénage de protection. Une fois ces étapes accomplies, l’ensemble quittera le BAF pour rejoindre la rampe de lancement, deux jours avant la date prévue.

 

Une préparation qui requiert une vigilance continue

À noter que le JWST a également bénéficié d’un soin tout particulier pour le garder exempt de poussières. Contrairement à Hubble, dont le télescope est enfermé dans un tube protecteur, Webb ne sera protégé que par l’ombre du pare-soleil une fois dans l’espace. C’est pourquoi l’environnement du télescope doit être maintenu aussi propre que possible, tant qu’il est sur Terre : il faut notamment s’assurer que les miroirs et le pare-soleil ne soient pas contaminés par de petites particules ou des films moléculaires, qui pourraient réduire sa sensibilité.
Les équipes de la NASA, de l’ESA, d’Arianespace et du Centre national d’études spatiales (CNES) ont donc coopéré pour nettoyer les installations de lancement conformément aux exigences requises. Le Goddard Space Flight Center de la NASA a notamment fourni des murs de filtres HEPA (High Efficiency Particulate Air) portables pour renforcer le contrôle de la contamination du flux d’air à proximité de la charge utile. Chaque surface est en outre nettoyée quotidiennement.

 

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Il y a 11 heures, jackbauer 2 a dit :

C’est pourquoi l’environnement du télescope doit être maintenu aussi propre que possible,

On imagine bien que l'Espace est "propre" et vide ! Mais quid des ejections d'Hydrazine et autres propergols utilisés pour son orientation au fil des années ? Ne vont-ils pas revenir sur le télescope ?

Guy

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Il y a 1 heure, Meade45 a dit :

ejections

 

Oui, bonne question ! A priori je dirais que les tuyères des moteurs d'orientation sont situées "sous" les pare-soleils, sur le bâti des instruments, et donc soufflent à l'opposé du miroir. Mais je ne fais que supposer. Une fois éjectés dans une direction,  je ne pense pas que ces molécules ou des particules reviennent. 

 

Ça a dû être prévu pour !;)

 

Quelqu'un sait ?

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Effectivement ce site est une mine d'informations ! Merci Starjack! et puis si l'on part du principe action/Réaction, ce qui part dans une direction , ne reviendra pas!

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Bonjour

 

oui sur tous les satellites d'observation d'une manière générale, les tuyères sont orientées à l'opposée de la ligne de visée pour éviter la pollution des optiques. Comme expliqué dans le texte traduit de @jackbauer 2, les tuyères servent à corriger l'insertion faite par AR5 puis une fois en L2, maintenir la position qui est instable. Elles servent aussi à désaturer les roues à réaction (ie ramener leurs vitesses dans des plages acceptables) qui se "chargent" progressivement par les couples non périodiques appliqués au satellite.

 

Mais les tuyères ne sont pas les seules sources de pollution : il peut y avoir des pollutions des optiques par les dégazages des matériaux sous l'effet du vide spatial. Pour cela plusieurs solutions:

  • Utilisation de matériaux à faible dégazage (on surveille les valeurs dites TML et CVCM),
  • Processus de cuisson au sol (bake-out) des matériaux pour réduire leur potentiel de dégazage,
  • Mais les matériaux notamment le carbone ont tendance malgré tout à capter l'eau au sol et à la relarguer une fois au vide. Du coup,on procède à une réchauffe légère des optiques pendant le voyage vers L2 : les polluants sont en effet attirés par les surface froides ... donc les optiques. En les réchauffant, on minimise la captation. On réchauffe pendant le voyage de 2 / 3 mois puis évidemment on coupe tout avant mise en froid cryogénique une fois en L2 ==> c'est par exemple ce qui a été fait sur PLANCK. A voir si c'est une procédure adoptée par le JWST

 

JP

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Il y a 20 heures, jackbauer 2 a dit :

Des manœuvres de correction pendant le parcours permettront d’affiner la trajectoire. Il y en aura 3: une première correction aura lieu 12 h après le lancement et sera relativement longue puisqu’elle durera environ 2h30 ; une seconde correction, plus courte, sera effectuée  2,5 jours après le lancement; enfin, une ultime manœuvre aura lieu 30 jours après le lancement pour faciliter l’entrée du JWST dans son orbite (voir l’article –  en anglais- Petersen et al., 2014). Ces mêmes propulseurs seront utilisés périodiquement tout au long de la mission pour maintenir cette position. Un deuxième ensemble de propulseurs plus petits — qui seront quant à eux alimentés uniquement par de l’hydrazine — servira à compenser l’augmentation de moment angulaire causée par la pression du rayonnement solaire sur la grande surface de l’écran solaire.

 

J'ai encore un doute sur les propulseurs du JWST, si quelqu'un a des infos.

 

D'abord, je suis surpris de la durée de la première correction, 2h30, qui me fait penser aux propulseurs électriques au xénon. Mais il n'en est pas parlé, donc c'est buis les propulseurs classiques hydrazine-tetraoxyde d'azote, mais j'imagine à très faibles poussées, pour durer aussi longtemps.

 

Ensuite, je comprends qu'il y a deux sortes de propulseurs:

- les "gros", avec mélange carburant-comburant, hypergoliques

- les "petits" où le simple soufflage d'hydrazine sous pression génère la poussée

 

J'ai tout bon ? ;)

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il y a 44 minutes, starjack a dit :

J'ai tout bon ? ;)

Non pas tout à fait :) 

 

Question propulseurs pour satellites on trouve:

  • Les biergols : mélange du carburant et du comburant : par exemple MON & MMH
  • Les monoergols : l'hydrazine mais qui n'est pas soufflée telle quelle mais en passant sur un lit catalytique qui la décompose en gaz chauds expulsés par une tuyère
  • Les gaz froids : en général di-azote N2 où là on éjecte effectivement un gaz sous pression via un divergent
  • Les propulseurs à poudre : plutôt utilisés pour les lanceurs mais il en existe pour satellite. C'est non réallumable contrairement aux autres
  • La propulsion électrique : accélération d'un plasma par un champ magnétique pour celle de type plasmique
  • Autre propulsion exotique style nucléaire mais pas encore utilisé ou développé

JP

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il y a 51 minutes, JP-Prost a dit :

Les monoergols : l'hydrazine mais qui n'est pas soufflée telle quelle mais en passant sur un lit catalytique qui la décompose en gaz chauds expulsés par une tuyère

 

Ah, merci, je ne savais pas que ce procédé existait ! Donc sur le JWST on trouve les deux premiers types : biergols et monoergols.

 

Mais je reste surpris de cette durée de combustion de 2h30 !

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il y a 13 minutes, jackbauer 2 a dit :

Puisqu'on discute propulsion, j'ai remarqué ce petit article dans le Monde il y a quelques jours :

 

Intéressant ! Bon, 0,8 millinewton c'est pas époustouflant, mais si ça les tient quelques heures, jours, semaines, à la fin ça propulse bien !

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il y a 33 minutes, VNA1 a dit :

 

Les micrométéorites endommageront elles le miroir au béryllium?
Nous avons testé des disques de béryllium pour les micrométéorites à l’aide d’installations d’essai aux États-Unis et avons montré que les micrométéorites ont des effets négligeables sur le béryllium. Des miroirs cryogéniques en béryllium ont volé dans l’espace exposés sans problème à des micrométéorites. Le télescope spatial Spitzer, lancé en 2003, a un miroir primaire au béryllium. Tous les systèmes de Webb sont conçus pour survivre aux impacts micrométéorites.

 

Pourquoi le miroir est-il recouvert d’or et quelle quantité d’or est utilisée ?

Les miroirs de Webb sont recouverts d’or pour les optimiser pour la lumière infrarouge. Pourquoi l’or réfléchit-il bien le rayonnement rouge? Voici une explication scientifique. Premièrement, les métaux réfléchissent la lumière parce qu’ils sont de bons conducteurs d’électricité. Les électrons sont largement partagés entre les atomes dans les métaux, de sorte qu’ils forment une sorte de « gaz » d’électrons qui réagissent très rapidement aux changements. Il est vraiment difficile de mettre en place un champ électrique dans un conducteur (métal) parce que les électrons sont libres de se déplacer pour le faire et le garder zéro. La lumière est une onde électromagnétique, et lorsqu’elle frappe le métal, elle induit des oscillations dans les électrons près de la surface. Les électrons se déplacent pour essayer de rendre le champ électrique net dans le métal zéro, de sorte que la combinaison du champ électrique des électrons en mouvement et du champ électrique de la lumière s’ajoute à zéro dans le métal par la lumière réémise ou rebondit dans une direction opposée. Les équations de Maxwell peuvent être utilisées pour expliquer cela. Deuxièmement, chaque élément a une structure atomique unique et une façon différente dont ses électrons sont « arrangés » et donc chacun répond de manière unique quant à la façon dont la lumière interagit avec elle et la réfléchit, et cela varie avec la longueur d’onde de la lumière. L’or réfléchit très mal la lumière bleue, mais la lumière rouge et infrarouge extrêmement bien. C’est pourquoi il ressemble à la couleur qu’il donne à nos yeux (de couleur or - il reflète beaucoup mieux la lumière rouge que la lumière bleue).

Quelle quantité d’or est utilisée pour recouvrir les miroirs de Webb? A propos de la masse d’une balle de golf. L’épaisseur du revêtement d’or = 100 x 10-9 mètres (1000 angstroms). Superficie = 25 m2. En utilisant ces chiffres plus la densité de l’or à température ambiante (19,3 g/cm3),le revêtement est calculé pour utiliser 48,25g d’or, à peu près égal à une balle de golf. (Une balle de golf pèse 45,9 grammes.)

L’or est recouvert d’une fine couche de SiO2 amorphe - c’est-à-dire de verre - qui protège l’or.

 

Pourquoi le pare-soleil a-t-il cinq couches plutôt qu’une épaisse ?

Chaque couche successive du pare-soleil est plus froide que celle ci-dessous. La chaleur rayonne entre les couches, et le vide entre les couches est un très bon isolant. Un grand écran solaire épais conduirait la chaleur du bas vers le haut plus de 5 couches séparées par le vide.

Edited by jackbauer 2
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Il y a 18 heures, starjack a dit :

Mais je reste surpris de cette durée de combustion de 2h30 !

 

parce que sans doute que, pour des raisons de gain de masse, ils utilisent les tuyères servant à la désaturation des roues : du coup elles ont une faible poussée .. donc pour une correction DV requise, il faut pousser beaucoup plus longtemps qu'avec un moteur plus puissant

 

Il y a 18 heures, starjack a dit :
Il y a 19 heures, jackbauer 2 a dit :

Puisqu'on discute propulsion, j'ai remarqué ce petit article dans le Monde il y a quelques jours :

 

Intéressant ! Bon, 0,8 millinewton c'est pas époustouflant, mais si ça les tient quelques heures, jours, semaines, à la fin ça propulse bien !

 

Oui la propulsion électrique /plasmique est utilisée en poussée continue et non pas "impulsionnelle" (ie qq minutes ou qq heures). Les trajectoires autour de la Terre sont du coup en spirale et non pas en elliptiques progressivement plus grandes avec des poussées conventionnelle et des transferts de type Hohmann. Les propulseurs électriques sont conçus pour supporter cette activation continue.

A noter que ces moteurs électriques sont entièrement déterminés par 3 paramètres : l'Impulsion Spécifique (ISP = efficacité du moteur), la puissance du moteur et sa poussée. Si on maximise 2 paramètres c'est forcément au détriment du 3e. Il existe donc plusieurs modèles avec soit une forte poussée et une forte puissance mais une plus faible ISP,  ou une forte ISP avec une forte puissance mais une poussée pus faible.

 

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Rien d'officiel... mais d'après une source locale (Kourou) il y a un problème qui retarde la mise sous coiffe... et peut-être le lancement !

(Je me demandais pourquoi on n'avait toujours pas de photos de James au sommet du lanceur)

:(

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Bon ben donc ça suit le planning nominalement cette histoire .... méfiance avec les sources locales : si elles ont un coup de Ti'punch dans le nez elles peuvent aussi voir des éléphants roses cavaler sur le dos du JWST xD

 

Après la descente de la coiffe sera à mon avis là aussi très risqué .... ils vont prendre le temps qu'il faut je pense

Edited by JP-Prost
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Il y a 4 heures, JP-Prost a dit :

méfiance avec les sources locales : si elles ont un coup de Ti'punch dans le nez elles peuvent aussi voir des éléphants roses cavaler sur le dos du JWST

 

J'espère que tu as raison... Toujours est-il que l'ESA a publié aujourd'hui un communiqué pour dire que le JWST avait été placé au sommet du lanceur Samedi dernier.... Par contre il n'est fait mention nulle part de la date de lancement :

 

https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Webb/Webb_placed_on_top_of_Ariane_5

 

étrange...

 

Bon, en attendant on a quelques photos :

 

 

19.jpg

 

20.jpg

 

21.jpg

 

22.jpg

 

23.jpg

 

Edited by jackbauer 2
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:/

Et bin voila, comme je l'avais craint, on passe du 22 au 24 décembre... au plus tôt. Et ça m'étonnerait que le personnel de chez Ariane soit dispo entre Noël et Nouvel an, donc on risque d'attendre l'année prochaine pour voir l'oiseau s'envoler...

 

 

Communiqué de la NASA :

L’équipe du télescope spatial James Webb travaille sur un problème de communication entre l’observatoire et le système de lanceur. Cela retardera la date de lancement au plus tôt le vendredi 24 décembre. Nous fournirons plus d’informations sur la nouvelle date de lancement au plus tard le vendredi 17 décembre.

Edited by jackbauer 2
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Il y a 2 heures, ALAING a dit :

Faudrait peut être remodifier le titre non ? :)

 

Non...

Il faut simplement recaser la cohorte de mauvaises nouvelles sur le fil précédent prédestiné... et placer religieusement les quelques rares bonnes ici (et en attendant prenons bien nos cachets) :|..

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Un problème de communication ?

Je subodore une histoire de pieds et de pouces, nan ? Voire de verges et de galons ?

On n’est pas sortis de l’auberge... o.O

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Il y a 2 heures, Alain MOREAU a dit :

Un problème de communication ?

Je subodore une histoire de pieds et de pouces, nan ? Voire de verges et de galons ?

On n’est pas sortis de l’auberge... 

 

Non plutôt un problème de câbles ombilicaux entre le satellite et l'interface lanceur je pense. Sur pas de tir, on accède de 2 manières au satellite:

  • soit en filaire au travers des prises dites ombilicales situées sur la face inférieure du satellite (inférieure au sens une fois en position sur le lanceur) : des câbles sont connectés aux prises ombilicales du satellite, traversent tout le lanceur et arrivent jusque dans la table de lancement située dessous où ils sont connectés aux baies de l'industriel. Ensuite d'autres câbles repartent vers la station de contrôle,
  • soit (uniquement pour la TM/TC) en rayonné avec des cornets répéteurs situés dans la coiffe et qui "arrosent" les antennes TM/TC du satellite. Dans ce cas, on passe par une voie RF identique à celle qu'on utilise une fois en orbite, ce qui a le mérite de vérifier "end-to-end" les systèmes de communication.

Je pense que c'est le 1er mode de communication qui coince (vu que a coiffe n'est pas posée a priori) avec possiblement un problème d'interfaces entre les américains et Arianespace (pins aux mauvais endroits, pins manquantes, pb de puissance des signaux TM/TC, ...)

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