Direkayasa untuk menahan dampak mikrometeoroid

Serangan mikrometeoroid adalah aspek yang tidak dapat dihindari dari pengoperasian pesawat ruang angkasa apa pun, yang secara rutin menopang banyak dampak selama misi sains yang panjang dan produktif di luar angkasa. Antara 23 dan 25 Mei, Teleskop Luar Angkasa James Webb NASA mengalami benturan pada salah satu segmen cermin utamanya. Setelah penilaian awal, tim menemukan bahwa teleskop masih bekerja pada tingkat yang melebihi semua persyaratan misi meskipun efeknya sedikit terdeteksi dalam data.

Analisis dan pengukuran menyeluruh sedang berlangsung. Dampak akan terus terjadi sepanjang masa hidup Webb di luar angkasa; peristiwa seperti itu diantisipasi ketika membangun dan menguji cermin di tanah. Setelah peluncuran, penyebaran, dan penyelarasan teleskop yang sukses, kinerja awal kehidupan Webb masih jauh di atas harapan, dan observatorium sepenuhnya mampu melakukan sains yang dirancang untuk dicapai.

Cermin Webb direkayasa untuk menahan pemboman dari lingkungan mikrometeoroid pada orbitnya di sekitar matahari-Bumi L2 dari partikel seukuran debu yang terbang dengan kecepatan ekstrim. Sementara teleskop sedang dibangun, para insinyur menggunakan campuran simulasi dan uji dampak aktual pada sampel cermin untuk mendapatkan ide yang lebih jelas tentang bagaimana membentengi observatorium untuk beroperasi di orbit. Dampak terbaru ini lebih besar daripada yang dimodelkan, dan melampaui apa yang bisa diuji tim di lapangan.

“Kami selalu tahu bahwa Webb harus menghadapi lingkungan luar angkasa, yang meliputi sinar ultraviolet yang keras dan partikel bermuatan dari matahari, sinar kosmik dari sumber eksotis di galaksi, dan serangan mikrometeoroid sesekali di dalam tata surya kita,” kata Paul Geithner. wakil manajer proyek teknis di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland. “Kami merancang dan membangun Webb dengan margin kinerja—optik, termal, elektrik, mekanik—untuk memastikannya dapat melakukan misi sains yang ambisius bahkan setelah bertahun-tahun di luar angkasa.” Misalnya, karena kerja hati-hati oleh tim situs peluncuran, optik Webb tetap bersih dari yang dibutuhkan saat berada di lapangan; kebersihan murni mereka meningkatkan reflektifitas dan throughput keseluruhan, sehingga meningkatkan sensitivitas total. Margin kinerja ini dan lainnya membuat kemampuan sains Webb kuat terhadap potensi degradasi dari waktu ke waktu.

Selanjutnya, kemampuan Webb untuk merasakan dan menyesuaikan posisi cermin memungkinkan koreksi parsial untuk hasil benturan. Dengan menyesuaikan posisi segmen yang terpengaruh, teknisi dapat membatalkan sebagian distorsi. Ini meminimalkan efek dari dampak apa pun, meskipun tidak semua degradasi dapat dibatalkan dengan cara ini. Insinyur telah melakukan penyesuaian pertama untuk segmen C3 yang terkena dampak baru-baru ini, dan penyesuaian cermin tambahan yang direncanakan akan terus menyempurnakan koreksi ini. Langkah-langkah ini akan diulangi bila diperlukan sebagai tanggapan terhadap kejadian di masa depan sebagai bagian dari pemantauan dan pemeliharaan teleskop selama misi.

Untuk melindungi Webb di orbit, tim penerbangan dapat menggunakan manuver pelindung yang dengan sengaja mengalihkan optik dari hujan meteor yang diketahui sebelum terjadi. Pukulan terbaru ini bukanlah akibat dari hujan meteor dan saat ini dianggap sebagai peristiwa kebetulan yang tidak dapat dihindari. Sebagai hasil dari dampak ini, tim insinyur khusus telah dibentuk untuk mencari cara untuk mengurangi efek hit mikrometeoroid lebih lanjut dari skala ini. Seiring waktu, tim akan mengumpulkan data yang tak ternilai dan bekerja dengan ahli prediksi mikrometeoroid di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Marshall NASA untuk dapat memprediksi dengan lebih baik bagaimana kinerja dapat berubah, mengingat bahwa kinerja awal teleskop lebih baik dari yang diharapkan. Ukuran dan sensitivitas Webb yang luar biasa membuatnya menjadi pendeteksi mikrometeorit yang sangat sensitif; seiring waktu Webb akan membantu meningkatkan pengetahuan tentang lingkungan partikel debu tata surya di L2, untuk misi ini dan misi masa depan.

“Dengan cermin Webb yang terpapar ke luar angkasa, kami berharap bahwa dampak mikrometeoroid sesekali akan menurunkan kinerja teleskop dari waktu ke waktu,” kata Lee Feinberg, manajer elemen teleskop optik Webb di NASA Goddard. “Sejak diluncurkan, kami memiliki empat serangan mikrometeoroid terukur yang lebih kecil yang konsisten dengan harapan dan yang ini baru-baru ini lebih besar dari perkiraan prediksi degradasi kami. Kami akan menggunakan data penerbangan ini untuk memperbarui analisis kinerja kami dari waktu ke waktu dan juga mengembangkan pendekatan operasional. untuk memastikan kami memaksimalkan kinerja pencitraan Webb sebaik mungkin selama bertahun-tahun yang akan datang.”

Dampak baru-baru ini tidak menyebabkan perubahan pada jadwal operasi Webb, karena tim terus memeriksa mode pengamatan instrumen sains dan mempersiapkan rilis gambar pertama Webb dan dimulainya operasi sains.