Одной из самых сложных задач при сборке телескопа является его настройка для достижения оптической точности. Если вы не сделаете это правильно, все ваши фотографии будут размытыми. Это представляет собой особую проблему при сборке телескопа в космосе, как продемонстрировал космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST).
В отличие от космического телескопа «Хаббл», JWST не имеет одного главного зеркала. Чтобы поместиться в ракету-носитель, ее пришлось сложить и собрать после запуска. По этой и другим причинам основной отражатель JWST состоит из набора из 18 шестиугольных зеркальных сегментов. Каждый сегмент имеет ширину всего 1,3 метра, но при правильном выравнивании они эффективно действуют как единое зеркало шириной 6,5 метра. Это эффективный способ построить космический телескоп большего размера, но это означает, что массив зеркал должен быть сфокусирован в пространстве.
Для этого каждый сегмент зеркала имеет ряд приводов, которые могут перемещать сегмент по шести осям выравнивания. Они фокусируются с использованием метода фазы волнового фронта. Поскольку свет ведет себя как волна, когда два луча света перекрываются, волны создают интерференционную картину. Когда зеркала выровнены правильно, световые волны от каждого сегмента зеркала также выравниваются, создавая четкий фокус.
Камера ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) JWST оснащена камерой волнового фронта. Чтобы выровнять зеркала, команда JWST направляет камеру NIRCam на звезду, а затем намеренно смещает зеркала. Это придает звезде размытую дифракционную картину. Затем команда позиционирует зеркала так, чтобы сфокусироваться на звезде, тем самым выравнивая их.
Это было сделано для выравнивания зеркал вскоре после запуска JWST. Однако из-за вибраций и колебаний температуры сегменты зеркала постепенно выходят из строя. Не так много, но достаточно, чтобы время от времени их приходилось корректировать. Чтобы поддерживать порядок, команда обычно проводит проверку ошибок каждые два дня. Кроме того, на зеркало в сборе направлена небольшая камера, чтобы команда могла сделать «селфи» и следить за состоянием зеркал.
JWST был спроектирован так, чтобы поддерживать погрешность волнового фронта в 150 нанометров, но команде удалось поддерживать погрешность в 65 нанометров. Это удивительно точная ориентация для космического телескопа, позволяющая JWST делать потрясающие изображения самых далеких галактик в обозримой Вселенной.
Подробнее об этой технологии можно узнать в блоге НАСА.
