Témata
Reklama

Zrcadla největšího kosmického teleskopu se již obrábí

V červnu roku 2013 hodlá NASA ve spolupráci s evropskou ESA a kanadskou CSA vypustit do kosmického prostoru technologicky pokročilejší konstrukci Hubbleova kosmického teleskopu - teleskop James Webb Space Telescope (JWST). JWST, původním jménem Next Generation Space Teleskope, je velký kosmický teleskop o hmotnosti 6,2 tuny, optimalizovaný na slabá infračervená záření ze vzdálených prvních galaxií a hvězd, které se vytvořily po velkém třesku. Poprvé budou moci vědci studovat, jak se tyto první hvězdy a galaxie před miliardami let vytvářely.

Teleskop byl pojmenován po Jamesi E. Webbovi, druhém řediteli NASA, který přiměl prezidenta Johna F. Kennedyho ke slavnému poselství Kongresu z 25. dubna 1961, v němž prezident zavázal Spojené státy vyslat ještě před koncem desetiletí člověka na Měsíc a bezpečně ho vrátit zpět na Zemi, po muži, jenž byl rozhodnut využít k tomuto cíli všech možností průmyslu.

Reklama
Reklama
Reklama
Vizualizace kosmického teleskopu James Webb Space Telescope (JWST) po jeho vypuštění v roce 2013 na oběžnou dráhu do bodu Lagrange 2 ve vzdálenosti 1,5 mil. km od Země Foto: Northrop Grumman
Maketa JWST ve skutečné velikosti včetně sluneční clony byla postavena v sídle NASA Goddard Space Flight Center v Greenbeltu ve státě Maryland. Foto: Northrop Grumman

Největší teleskop do kosmu

Hlavním objektem teleskopu je zrcadlo o průměru 6,5 m, tedy dvaapůlkrát větší než u Hubbleova teleskopu, ale s třetinovou hmotností, které má schopnost zachytit desetkrát více světla ze vzdálených slabých zdrojů. Zrcadlo sestávající z 18 hexagonálních segmentů o celkové ploše 25 m2 a jeho sluneční clona, velká jako tenisový dvorec, budou při transportu na oběžnou dráhy složeny. Sluneční clona z tenké fólie Kapton z polyimidu, opatřené PVD povlakem z napařeného hliníku, má zrcadlo odstínit od slunečního záření a světla odraženého ze Země a Měsíce. Zrcadlo i clona se rozloží až po umístění teleskopu na oběžné dráze v bodě Lagrange L2, vzdáleném asi 1,5 milionu km od Země, kam je má dopravit raketa Ariane 5. Délka mise JWST v hlubokém chladu 45 K (-228 °C) je stanovena na nejméně pět let, s přáním provozuschopnosti 10 let.Teleskop má zachytit záření vlnové délky 0,6 - 27 µm, a proto k jeho dalším komponentám patří NIRCam - kamera pro infračervené záření blízké viditelnému světlu (near-infrared, NIR) z Arizonské univerzity, NIRSpec - NIR spektrograf z evropské agentury ESA, od týmu vedeného německou firmou Astrium z Ottobrunnu, MIRI - měřicí zařízení pro infračervené záření střední délky od konsorcia NASA a evropských zemí a naváděcí senzor FGS s laditelným filtračním modulem od kanadské agentury CSA. Manažerem projektu je NASA Goddard Space Flight Center v Greenbeltu v Marylandu, kde je také postavena maketa JWST neboli mock-up, jak říkají Američané, ve skutečné velikosti.

Polotovar berylliového segmentu se připravuje na rentgenovou kontrolu před dodáním k obrábění (Brush Wellman, Elmore, Ohio). Foto: Brush Wellman

Kdo se na JWST podílí?

Proč zrcadlo z jedovatého beryllia?

-3-3mp0,2-3

Strategický kov

Beryllium, exotický kov, dnes považovaný za strategický pro zbraňové a jaderné aplikace, má řadu originálních vlastností. Ze všech lehkých kovů je nejlehčí, má nejvyšší teplotu tavení (1285 °C), vysokou tepelnou a elektrickou vodivost a nejvyšší vodivost zvuku ze všech kovů (až 12,5 km.s-1). Jeho prostupnosti pro záření X se využívá v radarové technice (např. v optice a filtrech radarových dalekohledů zbraňových systémů). Vedle známých berylliových bronzů se rovněž používá ve formě lehkého MMC kompozitu s hliníkem AlBeMet na lehké pancíře. Oxid beryllnatý má po stříbru a mědi nejvyšší tepelnou vodivost, lepší než hliník.

Segment berylliového zrcadla s 600 voštinami při vizuální kontrole po obrobení v Axsys Technologies Foto: Ball Aerospace

Lehká zrcadla se musí ještě odlehčit

2

Obrábění zrcadel

Pro obrábění zrcadel v nově vybudovaném závodě si Axsys vybral horizontální frézovací a vyvrtávací stroje Mitsui Seiki. O typu HMC (pravděpodobně HU63A) nebylo uvedeno nic bližšího; uvádí se, že rozhodla objemová přesnost strojů. Do nákupu nových strojů, upínačů nástrojů, nástrojů a měřicí techniky investovala firma 4 mil. USD.Pro hrubování a frézování voštin bylo použito celokarbidových stopkových čelních fréz průměru 3/4 " (19,05 mm), od neuvedeného dodavatele (pravděpodobně Sumitomo Electric Carbide), doporučeného výrobcem upínačů nástrojů (sklíčidel) Lyndex-Nikken. Již osvědčené upínače Ultra-Lock (Anniversary Type) s nástroji měly ověřenou reprodukovatelnou přesnost ±5 µm s otáčkami vřetena 30 000 min-1. Specialitou Ultra-Lock je jehlové ložisko s patentovaným tvarem klece ze speciální pevné vysokolegované oceli (namísto fosforového bronzu). Upínače Ultra-Lock byly po cementaci a tepelném zpracování podrobeny zmrazení na -90 °C pro úplné dokončení martenzitické přeměny a odstranění zbytkového austenitu, jehož přítomnost může vést k pnutím a deformacím. Sklíčidla splňují požadavek přesnosti upnutí s max. házením nástroje 0,0002 " (5 µm) ve vzdálenosti 4 " (101,6 mm) od čela upínače. Axsys kontroloval hodnotu házení max. 0,0005 " (12,7 µm) ve vzdálenosti 1 " (25,4 mm), 3 " (76,2 mm) a 11 " (279,4 mm). Upínač je předvyvážen pro otáčky 30 000 min-1. Upínače Ultra-Lock Advanced od firmy Lyndex-Nikken nabízí ve svém katalogu společnost Sumitome Electric Karbide, a to pod označením sumiLock Plus(tm) Collets se stejnými parametry.

K frézování voštin bylo použito výhradně upínačů nástrojů Lindex-Nikken Anniversary Type s přesností 5 µm na délce upnutí 101,6 mm. Ultra-Lock se standardně zmrazují na –90 °C k úplnému dokončení transformace martenzitu a tím k odstranění zbytkového austenitu, pro potlačení pnutí a deformací. Foto: Lyndex-Nikken

Obrobek je svisle upnut a obráběn s chlazením v uzavřeném prostoru stroje, coč je nutné opatření s ohledem na toxicitu beryllia. Nejprve je ohrubována odrazová plocha segmentu, obrobek je obrácen a upnut k interpolovanému hrubování voštin a děr v uzlech voštin. Následně je obrobek podroben žíhání na odstranění pnutí. V další operaci je dokončeno hrubování odrazové plochy a poté znovu provedeno tepelné zpracování. Teprve po něm jsou provedena dokončovací obrábění obou stran segmentu s přesností 0,0002 " (5 µm), při rovinnosti a rovnoběžnosti všech stěn ±0,0005 " (12,7 µm). Po každé skupině operací a tepelném zpracování je proměřován na CMM zařízení. Obrábění zrcadla představovalo 50 operací.§§§Cesta zrcadla, která začala objednávkou z Redondo Beach v Kalifornii a výrobou berylliových segmentů v Elmore v Ohiu, pokračovala obráběním v Cullmannu v Arizoně, broušením a leštěním v Richmondu v Kalifornii a dodáním hotových segmentů zrcadel do Boulderu v Coloradu, skončí v Greenbeltu v Marylandu, kde je převezme Northrop Grumman pro finální montáž a předání NASA. Odtud JWST nastoupí cestu do Kourou ve francouzské Guayaně k vypuštění do kosmu.

-ab-

Reklama
Vydání #12
Kód článku: 61206
Datum: 19. 12. 2006
Rubrika: Servis / Zajímavosti
Autor:
Firmy
Související články
Made in Česko: Kde rostou srdce laserů

Že se dá pěstovat kdeco, je jasné – žampiony ve sklepě počínaje a vzácnou orchidejí konče. A není vůbec vyloučeno, že se snadno stanete světově proslulými pěstiteli. Stačí, aby vaše orchidej chytila nějak výjimečnou, netypickou barvu nebo byla větší než jiné, a je to, budete v novinách a stanete se světově známým pěstitelem. Existuje však jedno pěstování, které na hobby úrovni realizovat a dosáhnout v něm světového věhlasu nelze. Jde o pěstování monokrystalů pro vědu, výzkum, inovace a průmysl.

Made in Česko: Bezpečné bezdrátové spojení pro všechny

Prognózy, které se týkají internetu věcí (IoT) a průmyslového internetu věcí (IIoT), se mění stejně rychle jako možnosti této technologie samy. Už v roce 2008 bylo na světě víc připojených zařízení než lidí a odborníci ze Světového ekonomického fóra (WEF) tvrdí, že do roku 2025 bude 41,6 miliardy zařízení zachycovat data o tom, jak žijeme, pracujeme, pohybujeme se, jak fungují naše zařízení, stroje.

Stroje v pohybu:
Divoká jízda sondy Pathfinder

Sonda Mars Pathfinder, která 4. července 1997 přistála na rudé planetě, se může pyšnit několika prvenstvími. Třeba tím, že šlo o první mimozemský výsadek masově sledovaný uživateli internetu. Nebo tím, že jako první dopravila na Mars kolové průzkumné vozidlo, rover Sojourner.

Související články
Stroje v pohybu: Protipožární letadlo

Uprostřed letošního léta byl národní park České Švýcarsko zasažen rozsáhlým lesním požárem, proti němuž zasahovali hasiči z celé republiky. Velké pozornosti se v této souvislosti dostalo mimo jiné protipožárním letadlům Canadair CL-415, zapůjčeným z Itálie. Pojďme si tento letoun blíže představit.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Stroje v pohybu: Raketa, která změní svět

Americký podnikatel Elon Musk se od založení své firmy SpaceX v březnu 2002 netají tím, že jeho dlouhodobým cílem je kolonizace Marsu člověkem. Již letos přitom plánuje uskutečnit premiérový start orbitální rakety Starship, která mu má tento cíl pomoci splnit.

Stroje v pohybu:
Fotoprůzkumné družice

Za druhé světové války přinášely informace z fronty filmové týdeníky, při první válce v Perském zálivu vysílala živě CNN z bombardovaného Bagdádu – a nyní na Ukrajině má veřejnost poprvé v historii k dispozici prakticky v reálném čase družicové snímky. Navíc neskutečné kvality. Každopádně jde o materiál, který umožňuje potvrdit, nebo naopak vyvrátit mnohá tvrzení válčících stran.

Stroje v pohybu:
Webbův teleskop ve vesmíru

Pětadvacátého prosince loňského roku odstartovala z evropského kosmodromu ve Francouzské Guyaně raketa Ariane 5, v jejímž nákladovém prostoru byl na svou misi připraven vesmírný dalekohled Jamese Webba. Právě začala nová etapa poznávání vesmíru. Vědci si od ní slibují nové informace o vzniku vesmíru, černých dírách a temné hmotě.

Stroje v pohybu – Pražská mobilní zvonohra

Tentokrát vám představíme stroj veskrze zvláštní a jedinečný. Vlastně jde o hudební nástroj. Je to však takový nástroj, jehož schopnost hýbat se je jen velmi obtížně představitelná, i když má v názvu slovo „mobilní“. Je to totiž zvonohra, jejíž hlavní součástí je soubor 57 zvonů. Jen samy zvony váží dohromady bezmála pět tun, hmotnost celého nástroje je 12 000 kg. Takový kolos byste čekali spíš v mohutných zdech chrámové věže než na korbě nákladního automobilu.

Stroje v pohybu – Vrtulník na Marsu

Vědci a technici z amerického Národního úřadu pro letectví a vesmír (NASA) právě řídí jednu z nejnáročnějších operací v dějinách kosmonautiky. Expedice Mars 2020 hledá známky bývalého života na sousední planetě. Kromě pojízdné laboratoře je na Marsu také první stroj, který létá vlastní silou na jiné planetě, než je Země.

Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu, 7. díl: Bezpečnost trakčních baterií

V tomto díle se zaměříme na další problematickou stránku elektromobilů, na jejich bezpečnost. Oč nám půjde především, jsou rizika spojená s možným vzplanutím trakční baterie. Jak totiž v rozhovoru pro KdeNabíjet.cz uvedl plk. Mgr. Rudolf Kramář, mluvčí Hasičského záchranného sboru ČR, pokud požár elektromobilu nezasáhne trakční baterii, pak neexistuje významnější rozdíl mezi požárem bateriového elektrického vozidla a toho s klasickým spalovacím motorem. Jakmile však baterie vzplane, ať už jsou toho příčiny vnější anebo vnitřní, vyžaduje si uhašení elektromobilu rozdílné, a nutno říct, že komplikovanější a nákladnější hasičské techniky a další navazující postupy.

Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu, 3. díl: Energetický mix České republiky

V minulém díle jsme upozornili na tu skutečnost, že elektromobily lze za vozidla s nízkými anebo nulovými emisemi skleníkových plynů považovat pouze podmíněně a že jednou z takových podmínek je energetický mix dané země. To jsme ilustrovali na rozdílných emisích bateriových elektrických automobilů mezi Řeckem (155,3 g CO2/km) a Švédskem (4,1 g CO2/km). V tomto díle se zaměříme právě na energetický mix, jak všeobecně, tak v souvislosti s očekávaným postupným přechodem na elektromobilitu.

Úspory naruby - Pravda a lži o vytápění, 2. část

S neustálým zdražováním energií se mnoho obyvatel ptá, čím ekologicky a současně i ekonomicky, tedy levně a s účinností pokud možno přes 100 %, vytápět svůj rodinný dům?

Made in Česko - Vodu nejen pro poušť

S.A.W.E.R. To je název vskutku geniálního zařízení na hranici skutečnosti a sci-fi, které bude ve velmi suchých oblastech generovat ze vzduchu vodu a posléze kultivovat místní půdu v úrodnou zemi. Zařízení již existuje a veřejnosti bude představeno na výstavě Expo 2020 v Dubaji. A stejně jako další neuvěřitelné patenty, které vám představujeme v tomto seriálu, i S.A.W.E.R. je výhradně dílem českých hlav a českých rukou.

Vyvíjí se nový solný reaktor

Ruští vědci zahajují přípravu koncepce reaktoru chlazeného tekutými solemi, který je považován za nezbytnou součást budoucnosti jaderné energetiky. Tento reaktor je totiž schopen spalovat nejrizikovější radioaktivní odpady pocházející nejen z jaderné energetiky. Dále se připravuje tendr na výstavbu reaktoru BREST-300, který také přispěje k řešení problému použitého jaderného paliva.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit