罗曼望远镜的"外骨骼"通过NASA的极端离心机试验

南希-格蕾丝-罗曼太空望远镜的外筒组件在美国宇航局戈达德太空飞行中心接受了高速和重力下的耐久性测试，确保其为2025年的太空任务做好准备。 图片来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心

美国宇航局南希-格蕾丝-罗曼太空望远镜的一个关键部件最近在马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心进行了离心机测试。 这个天文台的关键部件被称为外筒组件，它帮助望远镜保持稳定的温度，并保护其免受杂散光的影响。

两阶段自旋试验是在一个巨大的圆形试验室内进行的。 一个重达 600000 磅（272000 千克）的巨大钢臂横跨整个房间，固定在地板中央的一个巨大旋转轴承上。

测试本身就像一个流行的嘉年华游乐设施的复杂版本，旨在对乘坐者施加离心力--在这种情况下，是对罗曼望远镜的外罩施加离心力。 它每分钟旋转 18.4 圈。 这听起来似乎不多，但它产生的力相当于地球引力的七倍多一点，即 7 g，并使组件以每小时 80 英里的速度旋转。

这个被称为外筒组件的结构将环绕并保护美国宇航局的南希-格蕾丝-罗曼太空望远镜，使其免受可能干扰其观测的杂散光的影响。 在这张照片中，工程师们正在准备测试组件。 图片来源：NASA/Chris Gunn

"我们无法在离心机中对整个外筒组件进行整体测试，因为它太大了，房间里放不下，"戈达德的组件产品设计负责人杰伊-帕克（Jay Parker）说。 该结构高约 17 英尺（5 米），宽约 13.5 英尺（4 米）。"它的设计有点像高跷上的房子，所以我们分别测试了'房子'和'高跷'"。

首先测试的是"高跷"。 由于与马戏团中使用的结构相似，技术上将这部分组件称为大象支架，其设计目的是像脚手架一样环绕罗曼的宽视场仪器和冕仪。 它将外筒组件的上部与航天器总线连接起来，后者将把天文台操纵到太空中，并在太空中为其提供支撑。 测试大象支架时在其上安装了砝码，以模拟组件的其他质量。

接下来，研究小组测试了"房子"--环绕望远镜的外壳和连接环。 组件的这些部分最终将安装加热器，以帮助确保望远镜的镜面不会经历大的温度波动，因为温度波动会使材料膨胀和收缩。

外筒组件（OBA）将保护望远镜免受杂散光的影响，并有助于保持镜面冷却。 它也是太阳电池阵列遮阳板和可展开光圈罩的结构支撑。 OBA直接连接到航天器支持系统主结构的上层甲板上，一系列支柱延伸到宽视场仪器和日冕仪仪器的上方。 资料来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心

为了进一步抵御温度波动，外筒组件主要由两种碳纤维与增强塑料混合制成，并与钛金属末端配件连接。 这些材料既坚硬（因此在温度波动时不会变形或弯曲）又轻巧（降低了发射要求）。

如果你能剥开上半部分--房子的"护墙板"--的侧面，就会看到另一种减重措施。 在内外板之间，材料的结构就像蜂窝一样。 这种模式非常坚固，并通过掏空部分内部来减轻重量。

这张照片显示的是从美国宇航局南希-格蕾丝-罗曼太空望远镜外筒组件内部看到的景象。 被称为挡板的内环将有助于保护天文台的主镜免受杂散光的影响。 资料来源：NASA/Chris Gunn

罗曼号的外筒组件由戈达德公司设计，由加利福尼亚州洛斯阿拉米托斯的应用复合材料公司制造，先是分块交付，然后在戈达德公司最大的无尘室中通过一系列起重机吊装组装在一起。 为了进行离心机测试，该组件被部分拆卸，但现在将被重新组装起来，并在今年年底与罗曼的太阳能电池板和可部署孔径罩集成在一起。

2025 年，这些新集成的组件将一起进行热真空测试，以确保它们能够承受太空的温度和压力环境。 然后，它们将进入震动测试，以确保它们能够承受发射过程中的震动。 明年年底，它们将与天文台的其他部分融为一体。

要虚拟参观互动版望远镜，请访问：

https://roman.gsfc.nasa.gov/interactive

关于罗曼太空望远镜任务的三个要点。 资料来源：美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心

南希-格蕾丝-罗曼太空望远镜由位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心管理，美国宇航局喷气推进实验室和南加州的加州理工学院/IPAC、巴尔的摩的太空望远镜科学研究所以及由来自不同研究机构的科学家组成的科学团队参与其中。 主要的工业合作伙伴是位于科罗拉多州博尔德的 BAE 系统公司、位于纽约州罗切斯特的 L3Harris 技术公司和位于加利福尼亚州千橡市的 Teledyne Scientific & Imaging 公司。

编译自/scitechdaily