https://www.youtube.com/watch؟v=_hekz7loDwM
يوضح هذا الرسم المتحرك المسار الذي سيتبعه ضوء عند وصوله إلى المرحلة الأساسية[{” attribute=””>James Webb Space Telescope (JWST) mirror, and is reflected to the secondary, and then in through the aft optics assembly where the tertiary and fine steering mirrors are. The light is then reflected and split and directed to the science instruments by pick-off mirrors. JWST is a three-mirror anastigmat telescope. Credit: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)
This week, the three-month process of aligning the telescope began – and over the last day, Webb team members saw the first photons of starlight that traveled through the entire telescope and were detected by the Near Infrared Camera (NIRCam) instrument. This milestone marks the first of many steps to capture images that are at first unfocused and use them to slowly fine-tune the telescope. This is the very beginning of the process, but so far the initial results match expectations and simulations.
A team of engineers and scientists from Ball Aerospace, Space Telescope Science Institute, and NASA’s Goddard Space Flight Center will now use data taken with NIRCam to progressively align the telescope. The team developed and demonstrated the algorithms using a 1/6th scale model telescope testbed. They have simulated and rehearsed the process many times and are now ready to do this with Webb. The process will take place in seven phases over the next three months, culminating in a fully aligned telescope ready for instrument commissioning. The images taken by Webb during this period will not be “pretty” images like the new views of the universe Webb will unveil later this summer. They strictly serve the purpose of preparing the telescope for science.
To work together as a single mirror, the telescope’s 18 primary mirror segments need to match each other to a fraction of a wavelength of light – approximately 50 nanometers. To put this in perspective, if the Webb primary mirror were the size of the United States, each segment would be the size of Texas, and the team would need to line the height of those Texas-sized segments up with each other to an accuracy of about 1.5 inches.
https://www.youtube.com/watch؟v=9Jk1F6FDiAI
يسير سكوت أكتون وتشاندا ووكر من شركة Ball Aerospace ، جنبًا إلى جنب مع Lee Feinberg من NASA Goddard ، من خلال الخطوات الأساسية أدناه:
“مع اكتمال نشر مقاطع المرآة الآن وتشغيل الأدوات ، بدأ الفريق الخطوات العديدة المطلوبة لإعداد التلسكوب ومعايرته للقيام بعمله. ستستغرق عملية تشغيل التلسكوب وقتًا أطول بكثير من التلسكوبات الفضائية السابقة لأن المرآة الأساسية لـ Webb تتكون من 18 قطعة مرآة فردية تحتاج إلى العمل معًا كسطح بصري واحد عالي الدقة. تتضمن خطوات عملية التكليف ما يلي:
- تعريف الصورة القطاعية
- محاذاة الجزء
- تكديس الصور
- مرحلي تقريبي
- التدريجي الدقيق
- محاذاة التلسكوب فوق مجالات عرض الجهاز
- تكرار المحاذاة للتصحيح النهائي
1. تحديد الصورة القطاعية
أولاً ، نحتاج إلى محاذاة التلسكوب بالنسبة للمركبة الفضائية. المركبة الفضائية قادرة على القيام بحركات توجيه دقيقة للغاية ، باستخدام “متعقبات النجوم”. فكر في متعقبات النجوم على أنها نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للمركبة الفضائية. في البداية ، لا يتطابق موضع المركبة الفضائية من متتبعات النجوم مع موضع كل مقطع من مقاطع المرآة.
نحن نوجه التلسكوب إلى نجم ساطع منعزل (HD 84406) لالتقاط سلسلة من الصور التي يتم تجميعها معًا لتشكيل صورة لذلك الجزء من السماء. لكن تذكر ، ليس لدينا مرآة واحدة فقط تنظر إلى هذا النجم ؛ لدينا 18 مرآة ، كل منها مائلة في البداية نحو جزء مختلف من السماء. نتيجة لذلك ، سنلتقط 18 نسخة متغيرة قليلاً من النجمة – كل واحدة خارج نطاق التركيز ومشوهة بشكل فريد. نشير إلى هذه النسخ النجمية الأولية على أنها “صور مقسمة”. في الواقع ، اعتمادًا على مواضع البداية للمرايا ، قد يتطلب الأمر تكرارات متعددة لتحديد جميع المقاطع الـ 18 في صورة واحدة.
واحدًا تلو الآخر ، سنقوم بتحريك 18 مقطعًا معكوسًا لتحديد الجزء الذي ينشئ صورة المقطع. بعد مطابقة مقاطع المرآة مع الصور الخاصة بها ، يمكننا إمالة المرايا لتقريب جميع الصور من نقطة مشتركة لمزيد من التحليل. نسمي هذا الترتيب “مصفوفة الصور”.
2. محاذاة الجزء
بعد أن يكون لدينا مصفوفة الصور ، يمكننا إجراء محاذاة المقطع ، والتي تصحح معظم أخطاء تحديد المواقع الكبيرة لقطاعات المرآة.
نبدأ بإلغاء تركيز الصور المقطعية عن طريق تحريك المرآة الثانوية قليلاً. يتم تطبيق التحليل الرياضي ، الذي يسمى استرجاع الطور ، على الصور غير المركزة لتحديد أخطاء تحديد المواقع الدقيقة للقطاعات. ينتج عن عمليات ضبط المقاطع 18 “تلسكوبًا” مصححًا جيدًا. ومع ذلك ، لا تزال المقاطع لا تعمل معًا كمرآة واحدة.
(يسار) قبل: مصفوفة أولية من الصور. (يمين) بعد: مصفوفة محاكاة مكونة من 18 مقطعًا مصححًا. الائتمان: ناسا
3. تكديس الصور
لوضع كل الضوء في مكان واحد ، يجب تكديس كل صورة مقطعية فوق بعضها البعض. في خطوة تجميع الصور ، نقوم بتحريك الصور المقطعية الفردية بحيث تقع بدقة في وسط الحقل لإنتاج صورة واحدة موحدة. هذه العملية تعد التلسكوب للمراحل الخشنة.
يتم تنفيذ التراص بالتسلسل في ثلاث مجموعات (المقاطع A ، المقاطع B ، والمقاطع C).
محاكاة تكديس الصور. اللوحة الأولى: فسيفساء الصورة الأولية. اللوحة الثانية: شرائح أ مكدسة. اللوحة الثالثة: مقطعا A و B مكدسان. اللوحة الرابعة: المقاطع A و B و C مكدسة. الائتمان: ناسا
4. التقسيم التدريجي
على الرغم من أن تكديس الصور يضع كل الضوء في مكان واحد على الكاشف ، إلا أن المقاطع لا تزال تعمل ك 18 تلسكوبًا صغيرًا بدلاً من تلسكوب واحد كبير. يجب أن تصطف المقاطع مع بعضها البعض بدقة أقل من الطول الموجي للضوء.
تم إجراؤه ثلاث مرات أثناء عملية التشغيل ، حيث يقيس ويصحح الإزاحة الرأسية (فرق المكبس) لقطاعات المرآة. باستخدام تقنية تُعرف باسم Sensersed Fringe Sensing ، نستخدم NIRCam لالتقاط أطياف الضوء من 20 زوجًا منفصلًا من مقاطع المرآة. سوف يشبه الطيف نمط قطب الحلاق بمنحدر (أو زاوية) يحدده اختلاف المكبس بين الجزأين في الاقتران.
في هذه المحاكاة ، يتم إنشاء أنماط “عمود الحلاقة” بواسطة مستشعر هامش التشتت مما يشير إلى خطأ كبير في المكبس (أعلى) أو خطأ صغير في المكبس (أسفل). الائتمان: ناسا
5. التدريجي الدقيق
يتم أيضًا إجراء التدريج الدقيق ثلاث مرات ، مباشرة بعد كل جولة من التدريج التقريبي ، ثم بشكل روتيني طوال عمر Webb. تقيس هذه العمليات وتصحح أخطاء المحاذاة المتبقية باستخدام نفس طريقة إلغاء التركيز المطبقة أثناء محاذاة المقطع. ومع ذلك ، بدلاً من استخدام المرآة الثانوية ، نستخدم عناصر بصرية خاصة داخل الأداة العلمية التي تقدم كميات متفاوتة من إلغاء التركيز لكل صورة (-8 ، -4 ، +4 ، +8 موجات من إلغاء التركيز).
محاكاة للصور غير البؤرية المستخدمة في التدريج الدقيق. تُظهر الصور (في الأعلى) إلغاء الضبط البؤري المقدم إلى تلسكوب محاذي تقريبًا. يشير التحليل (أسفل) إلى الأخطاء المرتبطة بكل مقطع تلسكوب. الأجزاء ذات الألوان الزاهية أو الداكنة تحتاج إلى تصحيحات أكبر. الائتمان: ناسا
6. محاذاة التلسكوب فوق مجالات رؤية الأدوات
بعد التدرج الدقيق ، سيتم محاذاة التلسكوب جيدًا في مكان واحد في مجال رؤية NIRCam. نحتاج الآن إلى تمديد المحاذاة إلى بقية الأدوات.
في هذه المرحلة من عملية التكليف ، نجري قياسات في مواقع متعددة ، أو نقاط ميدانية ، عبر كل من الأدوات العلمية ، كما هو موضح أدناه. يشير المزيد من التباين في الشدة إلى أخطاء أكبر في تلك النقطة الميدانية. تحسب الخوارزمية التصحيحات النهائية اللازمة لتحقيق تلسكوب جيد التوافق عبر جميع الأدوات العلمية.
تحليل محاكاة لتصحيح مجال الرؤية. الائتمان: ناسا
7. كرر المحاذاة للتصحيح النهائي
بعد تطبيق تصحيح مجال الرؤية ، يبقى الشيء الرئيسي الذي يجب معالجته هو إزالة أي أخطاء صغيرة متبقية في تحديد المواقع في مقاطع المرآة الأساسية. نحن نقيس ونجري التصحيحات باستخدام عملية التدريج الدقيق. سنجري فحصًا نهائيًا لجودة الصورة عبر كل من الأدوات العلمية ؛ بمجرد التحقق من ذلك ، ستكتمل عملية الاستشعار والتحكم في واجهة الموجة.
أثناء استعراضنا للخطوات السبع ، قد نجد أننا بحاجة إلى تكرار الخطوات السابقة أيضًا. العملية مرنة ونمطية للسماح بالتكرار. بعد ثلاثة أشهر تقريبًا من محاذاة التلسكوب ، سنكون مستعدين للشروع في تشغيل الأجهزة “.
كتبه سكوت أكتون ، عالم الاستشعار والتحكم في واجهة الموجة الرائدة في شركة Ball Aerospace ؛ تشاندا ووكر ، عالمة ويب في مجال الاستشعار والتحكم في واجهة الموجة ، Ball Aerospace ؛ ولي فاينبرج ، مدير عناصر التلسكوب البصري ويب ، مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا.
“متعصب للموسيقى. مستكشف متواضع جدا. محلل. متعصب للسفر. مدرس تلفزيوني متطرف. لاعب.”