«Джеймс Уэбб» будет обладать составным зеркалом 6,5 м в диаметре, что в три раза больше зеркала «Хаббла», и солнечным щитом размером с теннисный корт. Текущие планы предусматривают, что телескоп будет запущен с помощью ракеты «Ариан-5» в 2018 году.
Чувствительность телескопа и его разрешающая способность напрямую связаны с размером площади зеркала, которое собирает свет от объектов. Учёные и инженеры определили, что минимальный диаметр главного зеркала должен быть 6,5 метра, чтобы измерить свет от самых далеких галактик. Простое изготовление зеркала подобного зеркалу телескопа «Хаббл», но большего размера, было неприемлемо, так как его масса была бы слишком большой, чтобы можно было запустить телескоп в космос. Команде учёных и инженеров необходимо было найти решение, чтобы новое зеркало имело 1/10 массы зеркала телескопа «Хаббл» на единицу площади.
На основе исследований ASMD были построены и испытаны два тестовых зеркала. Компания-подрядчик Northrop Grumman выбрала зеркало, сделанное из бериллия компанией Ball Aerospace & Technologies, так как бериллий сохраняет свою форму при криогенных температурах, и Центр космических полётов Годдарда утвердил это решение.
Также было решено сделать зеркало не цельным, а из сегментов, которые будут раздвинуты на орбите, так как габариты цельного зеркала не позволили бы его разместить в ракете-носителе Ариан-5. Размер каждого из 18 шестигранных сегментов зеркала составляет 1,32 м от грани до грани, а масса сегмента — 20 кг.
Макет телескопа «Джеймс Уэбб» в масштабе 1:20 в холле здания №29 Центра космических полётов Годдарда.
Перед тем как войти в «чистую комнату» здания №29 Центра космических полётов Годдарда, где ведётся строительство телескопа «Джеймс Уэбб», каждый должен пройти серую процедур.
Мониторинг воздуха в «чистой комнате» здания №29 Центра космических полётов Годдарда, где ведётся строительство телескопа «Джеймс Уэбб».
«Чистая комната» здания №29 Центра космических полётов Годдарда, где ведётся строительство телескопа «Джеймс Уэбб».
Подрядчики осматривают новоприбывшее оборудование для строительства телескопа «Джеймс Уэбб».
Испытательные установки для сегментов зеркал телескопа «Джеймс Уэбб».
Кран для передвижения массивных деталей.
Ведущий инженер-механик Джейсон Хилан и Комплексный научный приборный модуль (ISIM) телескопа «Джеймс Уэбб».
Рабочие подготавливают секцию Окружающей оптической сборойной стойки (AOAS) телескопа «Джеймс Уэбб» — огромной стальной конструкции для интеграции лётных зеркал.
Герметичные контейнеры для хранения зеркал.
Герметичные контейнеры для хранения зеркал. (Algerina Perna/Baltimore Sun)
Для зеркала телескопа используется особый тип бериллия. Он представляет собой мелкий порошок. Порошок помещается в контейнер из нержавеющей стали и прессуется в плоскую форму. После того как стальной контейнер удалён, кусок бериллия разрезается пополам, чтобы сделать две заготовки зеркала около 1,3 метра в поперечнике. Каждая заготовка зеркала используется для создания одного сегмента.
Процесс формирования зеркала начинается с вырезания излишков материала на оборотной стороне бериллиевой заготовки таким образом, что остаётся тонкая рёберная структура. Передняя же сторона каждой заготовки сглаживается с учётом положения сегмента в большом зеркале.
Затем поверхность каждого зеркала стачивается для придания формы близкой к расчётной. После этого зеркало тщательно сглаживают и полируют. Этот процесс повторяется до тех пор, пока форма сегмента зеркала не станет близка к идеальной. Далее сегмент охлаждается до температуры −240 °C, и с помощью лазерного интерферометра производятся измерения размеров сегмента. Затем зеркало с учётом полученной информации проходит окончательную полировку.
По завершению обработки сегмента передняя часть зеркала покрывается тонким слоем золота для лучшего отражения инфракрасного излучения в диапазоне 0,6—29 мкм, и готовый сегмент проходит повторные испытания при криогенных температурах.
Кран опускает Симулятор оптического элемента телескопа (OTES) в вакуумную камеру для криогенных испытаний.
Инженер НАСА Эрни Райт проводит осмотр перед финальными криогенными испытаниями основных сегментов зеркал телескопа «Джеймс Уэбб» в Космическом центре Маршалла.
Джейк Льюис из компании Ball Aerospace и его отражение в зеркалах телескопа «Джеймс Уэбб».
Полномасштабная солнцезащитная мембрана телескопа «Джеймс Уэбб» во время испытаний. Телескоп будет сочетать пять таких мембран и все они должны быть расположены с точностью до миллиметра.
Инженеры Alliant Techsystems работают над конструкцией, которая будет удерживать сегменты зеркал телескопа «Джеймс Уэбб» –