Il James Webb Space Telescope (JWST) è il tanto atteso, tanto atteso telescopio di "prossima generazione", che speriamo possa guardare più indietro nel tempo, e più in profondità nelle regioni polverose che formano le stelle, utilizzando lunghezze d'onda più lunghe e maggiore sensibilità rispetto a qualsiasi precedente telescopio spaziale . Per portarci a questo livello successivo, immagineresti che le nuove tecnologie dovrebbero essere sviluppate per poter costruire questo telescopio rivoluzionario e enorme. Avresti ragione.
In effetti, gli ingegneri hanno dovuto usare un po 'di intelligenza per costruire il telaio unico nel suo genere, la spina dorsale che terrà insieme il veicolo spaziale.
Unobtainium non è solo il nome del materiale estratto nel film Avatar di James Cameron. È una parola usata in ingegneria - ea volte finzione - per descrivere qualsiasi materiale o dispositivo estremamente raro, costoso o fisicamente impossibile necessario per soddisfare un determinato progetto per una determinata applicazione.
Il telaio per JWST - chiamato ISIM Integrated Science Instrument Module - è realizzato con un materiale composito mai prodotto prima che doveva resistere alle temperature super-fredde che incontrerà quando l'osservatorio raggiunge la sua orbita 1,5 milioni di chilometri (930.000 miglia ) dalla Terra.
L'ISIM ha appena superato un test estremamente importante, sopravvivendo a temperature che sono scese fino a 27 Kelvin (-411 gradi Fahrenheit), più fredde della superficie di Plutone durante un ciclo di test nel Space Environment Simulator di Goddard - una camera a vuoto termico a tre piani che simula la temperatura e le condizioni di vuoto trovate nello spazio.
Il team del Goddard Space Flight Center incaricato di costruire il telaio aveva bisogno di un materiale che assicurasse che i vari strumenti su JWST avrebbero mantenuto un allineamento e una stabilità criogenici precisi, sopravvivendo tuttavia alle forze gravitazionali estreme sperimentate durante il lancio.
Il test è stato condotto per scoprire se la struttura delle dimensioni di un'auto si è contratta e distorta come previsto quando si è raffreddata dalla temperatura ambiente alla gelida - molto importante poiché gli strumenti scientifici devono mantenere una posizione specifica sulla struttura per ricevere la luce raccolta dal telescopio 6.5 -metro (21,3 piedi) specchio primario. Se la struttura si restringesse o si deformasse in modo imprevedibile a causa del freddo, gli strumenti non sarebbero più in grado di raccogliere dati su tutto, dai primi bagliori luminosi che seguono il Big Bang alla formazione di sistemi stellari in grado di sostenere la vita.
Quando iniziarono per la prima volta, non c'era nulla là fuori che si adattasse in remoto alla descrizione di ciò che era necessario. Quindi, ciò ha lasciato un'alternativa: sviluppare il proprio materiale ancora da fabbricare, che i membri del team chiamavano scherzosamente "unobtainium". Attraverso la modellazione matematica, il team ha scoperto che combinando due materiali compositi, avrebbe potuto creare un sistema in fibra di carbonio / resina estere cianato che sarebbe l'ideale per fabbricare tubi quadrati della struttura che misurano 75 mm (3 pollici) di diametro.
Durante i recenti test di 26 giorni e con ripetuti cicli di test, l'assemblaggio simile a una capriata progettato dagli ingegneri di Goddard non si è rotto. La struttura si è ridotta come previsto da soli 170 micron - la larghezza di un ago - quando ha raggiunto 27 Kelvin (-411 gradi Fahrenheit), superando di gran lunga il requisito di progettazione di circa 500 micron. "Di certo non saremmo stati in grado di riallineare gli strumenti in orbita se la struttura si fosse spostata troppo", ha dichiarato Eric Johnson, Project Manager della struttura ISIM. "Ecco perché dovevamo assicurarci di aver progettato la struttura giusta".
Questo tipo di struttura potrebbe servire la NASA in futuro per la prossima generazione oltre JWST, e potrebbe anche essere uno "spin-off" che i produttori potrebbero trovare utili nella progettazione di strutture che richiedono un'elevata tolleranza in condizioni.
Fonte: NASA Goddard
