2021年12月25日、ついにアリアン5大型ロケットでジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) を宇宙に送り出す時が来ました。30日間の飛行の後、ハッブル宇宙望遠鏡の後継機は、地球から150万km離れたいわゆるラグランジュ点に到達しました。この地点から、地球と共に、望遠鏡は太陽の周りを回ります。JWSTは、ミラーと検出器を使用してはるか昔を振り返ることができます – 宇宙の始まりまですぐに。そのために、望遠鏡は可視光線の赤色部分 (0.6 µm) から中間赤外線 (28 µm) までの放射を使用します。そのミッションは宇宙の始まりを発見することであり、7月11日以来、JWSTは宇宙の奥深くから非常に興味深い画像を送ってきました。数十億ドルの価値があるJWSTの組み立て中、PIの技術は重要な場面で幾度も救いの手となりました。
メインミラーセグメントの正確な位置決め用ヘキサポッド
JWSTの軽量で伸縮可能なメインまたはプライマリミラーは、回転面上で18の六角形部分に分割されており、直径は6.5メートル以上あります。拡張動作状態においては、このメインミラーはテニスコートとほぼ同じ大きさになります。「ミラーセグメントの組み合わせが1つのミラーとして機能するためには、互いにわずか数ミリメートルの精度で配置されなければなりません。人間のオペレーターはそこまで正確にミラーを設置することができないため、組み立てを行うロボットシステムを開発しました」 NASAのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のプログラムディレクターであるエリック スミスはワシントンの本部でそう語っています (出典: >> NASA)。
セグメントを正確に取り付けるため、用途に特化したPIのヘキサポッドを末端に備えたロボットアームは6方向に移動可能です。これにより、望遠鏡の構造を使用して個々のミラー素子を高精度に移動し配置することができるのです。一方のエンジニアチームがロボットアームを操作する間、もう一方のチームがレーザを使用して測定を行い、各ミラーセグメントが完全に配置され、ボルトで固定され、次のミラーセグメントを取り付ける前に接合されていることを確認します。
冷却中のミラー測定
宇宙空間の温度まで冷却されている間、ミラーセグメントとそれらを支える組織は高レベルの熱応力を受けます。結果として生じる変形を事前に判断し、設計プロセスでこれを考慮することは非常に困難です。冷却中のセグメントの挙動を観測するために、光波面試験と熱構造変形試験がマーシャル宇宙飛行センターのX線 & 低温施設 (XRCF) で行われました。複雑な試験の設定には、H-850ヘキサポッドのカスタマイズされたバリエーションが使用されました。室温から冷却しながらミラーの変形を記録するため、特殊な干渉計をヘキサポッドに取り付けました。このヘキサポッドにより、各温度目標値に対する干渉計の位置決めとアライメントが簡単に、しかも高精度に行えるようになりました。
NIRSpec装置の較正
JWSTに統合されたNIRSpec (Near Infrared Spectrograph) 装置は0.6から5 µmの波長範囲の分光器です。最大100個までのスペクトルを同時に記録することが可能です。この対象物を較正しながら、宇宙での動作条件、特に77 K (- 196.1 °C) の温度と高真空条件のシミュレーションを行いました。複数のPIリニア軸がこの目的のために使用されました。Dispalと呼ばれる特殊なアルミニウムを使用することで、特定の気候条件下で誤差なく動作するように軸を設計することができました。
