Gli ingegneri che lavorano sul telescopio spaziale James Webb della NASA hanno piegato e imballato con successo il suo parasole per il suo prossimo viaggio di un milione di miglia (circa 1,5 milioni di chilometri), che inizia entro la fine dell'anno.

Il parasole, a cinque strati, struttura a forma di diamante delle dimensioni di un campo da tennis, è stata appositamente progettata per piegarsi attorno ai due lati del telescopio e adattarsi ai confini del suo veicolo di lancio, il razzo Ariane 5. Ora che la piegatura è stata completata alla Northrop Grumman di Redondo Beach, California, il parasole rimarrà in questa forma compatta fino al lancio ei primi giorni che l'osservatorio trascorrerà nello spazio.

Progettato per proteggere l'ottica del telescopio da eventuali fonti di calore che potrebbero interferire con la sua vista, il parasole è uno dei componenti più critici e complessi di Webb. Poiché Webb è un telescopio a infrarossi, i suoi specchi e sensori devono essere mantenuti a temperature estremamente basse per rilevare deboli segnali di calore provenienti da oggetti distanti nell'universo.

Nello spazio, un lato del parasole rifletterà sempre la luce e il calore di fondo del sole, Terra e Luna. I modelli termici mostrano che la temperatura massima dello strato più esterno è 383 Kelvin, o circa 230 gradi Fahrenheit. Nel frattempo, l'altro lato del parasole sarà sempre rivolto verso lo spazio profondo, con lo strato più freddo avente una temperatura minima modellata di 36 Kelvin, o circa meno 394 gradi Fahrenheit.

Completamente schierato, lo schermo solare del telescopio misura quasi 70 piedi per 47 piedi (21 metri per 14 metri). Quando riposto all'interno del razzo per il lancio, il parasole piegato sarà imballato in un'area molto ristretta tra le altre strutture dell'osservatorio per ospitare lo spazio limitato all'interno della carenatura del razzo di 18 piedi (5,4 metri) di diametro.

"Non c'è niente di veramente analogo a quello che stiamo cercando di ottenere con il ripiegamento di un parasole delle dimensioni di un campo da tennis, ma è come impacchettare un paracadute, "ha detto Jeff Cheezum, un ingegnere capo progettista di parasole presso Northrop Grumman. "Proprio come un paracadutista ha bisogno del suo paracadute imballato correttamente per aprirsi perfettamente e tornare con successo sulla Terra, Webb ha bisogno che il suo parasole sia perfettamente riposto per garantire che si apra perfettamente e mantenga la sua forma, al fine di mantenere con successo il telescopio alla temperatura operativa richiesta."

Il processo di piegatura del parasole, durato un mese, è iniziato con la posa dei cinque strati il ​​più piatti possibile. Nel suo stato dispiegato, il parasole assomiglia a una nave d'argento multistrato, quindi le sue superfici intrinsecamente curve hanno aggiunto un grado di complessità a questo passaggio. Dopo, gli strati sono stati sollevati verticalmente e appoggiati su speciali attrezzature di supporto in modo che potessero essere adeguatamente trattenuti per la piegatura. Un team di tecnici ha poi piegato con cura ogni strato a zigzag per creare pile di membrane simili a fisarmonica su entrambi i lati del telescopio.

Il primo strato del parasole ha uno spessore di due millesimi di pollice (0,005 centimetri), mentre gli altri quattro strati sono spessi solo un millesimo di pollice. Per il team, una sfida intrinseca era la delicatezza di piegare strati così sottili. Il processo di piegatura ha dovuto tenere conto anche di componenti come i 90 diversi cavi di tensionamento del parasole, che deve essere riposto in modo specifico per garantire che il parasole si dispiega senza problemi.

Con il completamento con successo della piegatura del parasole, il team di ingegneri ha preparato il parasole per il suo complesso dispiegamento nello spazio. Lo schermo solare si aprirà alla fine della prima settimana nello spazio del telescopio dopo il lancio, allungandosi alla sua piena dimensione e quindi separando e tensionando ciascuno dei suoi cinque strati. I test per questa procedura di spiegamento e tensionamento sono stati completati per l'ultima volta sulla Terra nel dicembre 2020.

"Pensaci al contrario; vogliamo che il parasole dispiegato raggiunga una forma specifica in modo da ottenere le prestazioni di cui abbiamo bisogno. L'intero processo di piegatura è stato progettato tenendo presente questo. Dobbiamo piegare in modo pulito e accurato allo stesso modo ogni volta, per garantire che lo sviluppo avvenga esattamente come lo vogliamo, " ha detto James Cooper, ingegnere capo della protezione solare presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland.

Ad esempio, uno degli aspetti più intricati del processo di piegatura riguardava l'allineamento delle pile di membrane. Ciascuno degli strati del parasole ha centinaia di fori intenzionali, che sono deliberatamente disposti per evitare che luce e calore passino agli elementi ottici del telescopio quando lo schermo solare è completamente dispiegato. Questi fori devono essere allineati durante la piegatura in modo che i tecnici Webb possano inserire "perni" attraverso i fori in ciascuna pila di membrane. I perni da 107", " o dispositivi di rilascio a membrana, aiuterà a trattenere gli strati per il lancio, ma rilascia per aprire lo schermo solare una volta che il telescopio è nello spazio.

"È un processo molto metodico che usiamo per assicurarci che tutto sia allineato correttamente, " ha detto Marc Roth, capo ingegneria meccanica presso Northrop Grumman. "Il nostro team ha attraversato più cicli di formazione, e abbiamo implementato molte lezioni apprese dalle volte precedenti in cui abbiamo eseguito questo processo, tutto culmina in quest'ultima piega del parasole."

Nei prossimi tre mesi, ingegneri e tecnici finiranno di riporre e fissare il parasole imballato. Questo processo comporterà l'installazione dei dispositivi di rilascio della membrana, sartiame e fissaggio di tutti i cavi del parasole, e coperture di stivaggio per le membrane del parasole. Comprenderà anche lo stivaggio dei due "bracci" del parasole, i gruppi braccio centrale, che estenderanno orizzontalmente il parasole verso l'esterno durante il dispiegamento, oltre a riporre le due strutture del pallet che tengono in posizione il tettuccio parasole.

L'osservatorio sarà inoltre sottoposto a un dispiegamento finale del mirror prima di essere spedito al suo sito di lancio nella Guyana francese, Sud America.