Laser Tracker – Klucz do Precyzji w Montażu Kosmicznych Teleskopów

Precyzja odgrywa kluczową rolę w przemyśle kosmicznym, gdzie każdy ułamek milimetra ma znaczenie. Budowa Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) – najbardziej zaawansowanego teleskopu kosmicznego w historii – wymagała zastosowania najnowocześniejszych technologii. Jednym z kluczowych narzędzi, które umożliwiły sukces tego przedsięwzięcia, był Laser Tracker, używany do dokładnych pomiarów i montażu lustrzanych segmentów teleskopu.

Precyzyjny montaż za pomocą ramienia robotycznego

W ogromnym clean-roomie (tzw. pomieszczeniu czystym) w NASA Goddard Space Flight Center w Maryland zespół inżynierów instalował 18 segmentów lustra głównego teleskopu, które połączone razem utworzą największe lustro kosmiczne w historii. Ze względu na wyjątkowe wymagania precyzyjnego ustawienia segmentów – z dokładnością do ułamków milimetra – zespół skorzystał z ramienia robotycznego o nazwie Primary Mirror Alignment and Integration Fixture.

Każdy segment lustra wykonano z berylu, aby przetrwał ekstremalne, niskie temperatury w przestrzeni kosmicznej, a cienka powłoka złota zapewnia odbicie światła podczerwonego. Aby te elementy działały jako jedna całość, musiały być rozmieszczone z niezwykłą precyzją.

Laser Tracker – niezbędne narzędzie do perfekcji

Podczas montażu lustra zastosowano Laser Tracker, który umożliwił osiągnięcie wymaganej dokładności. Urządzenie to działa podobnie jak sprzęt geodezyjny, wykorzystując wiązkę lasera do precyzyjnego pomiaru odległości. Urządzenie sprawdzało pozycję punktów referencyjnych rozmieszczonych na elementach teleskopu, dostarczając w ten sposób danych o lokalizacji segmentów w przestrzeni trójwymiarowej XYZ (układzie współrzędnych).

Dzięki temu inżynierowie mogli relokować i instalować każdy segment lustra z precyzją porównywalną do grubości kartki papieru. Laser Tracker pozwala na kontrolowanie dokładność podczas montażu elementów i bez tak zastosowania tak zaawanasowanych technik pomiarowych byłby niemożliwy do zrealizowania.

Procedura:

• Punkty referencyjne – Struktura teleskopu i segmenty lustra były wyposażone w sferyczne retro-reflektory (SMR - spherically mounted retroreflector), które umożliwiały laserowi precyzyjne ustalanie pozycji elementów.
• Proces instalacji – Inżynierowie obsługiwali ramię robotyczne, jednocześnie dokonując pomiarów za pomocą Laser Trackera, aby upewnić się, że segmenty są prawidłowo ustawione przed przykręceniem i przyklejeniem ich do konstrukcji.
• Pozycjonowanie – Na podstawie danych z lasera inżynierowie obserwowali i korygowali odchylenia elementów od zadanych wartości nominalnych (XYZ) w trójwymiarowy układzie współrzędnych. Korekty umożliwiły idealne dopasowanie każdego segmentu.

Teleskop Jamesa Webba – nowa era w eksploracji kosmosu

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST), naukowy następca teleskopu Hubble’a, stał się najpotężniejszym teleskopem kosmicznym, który otworzył nowe możliwości badania wszechświata. Dzięki niemu naukowcy mogą badać początki wszechświata, formowanie się galaktyk i planet. Więcej możecie dowiedzieć się na oficjalnej stronie NASA.

Dlaczego Laser Tracker to przyszłość w przemyśle kosmicznym?

Zastosowanie Laser Trackera w budowie JWST pokazuje, że nowoczesne technologie pomiarowe stają się fundamentem przemysłu kosmicznego. Precyzyjny montaż, oszczędność czasu i możliwość integracji z innymi systemami, jak ramię robotyczne, sprawiają, że Laser Tracker jest niezastąpionym narzędziem przy realizacji najbardziej skomplikowanych projektów inżynieryjnych.

W erze eksploracji kosmosu, gdzie margines błędu wynosi ułamki milimetrów, technologie takie jak Laser Tracker stają się kluczowe, aby marzenia o poznawaniu głębokiego kosmosu mogły stać się rzeczywistością.