Esta semana, comenzó el proceso de tres meses para alinear el telescopio: el último día, los miembros del equipo web vieron el primer fotón de luz estelar a través de todo el telescopio y fueron detectados por un instrumento de cámara infrarroja cercana (NIRCam). Este logro fue el primero de muchos pasos que se tomaron para capturar la imagen inicialmente desatenta y usarla para ajustar el telescopio. Este es solo el comienzo del proceso, pero hasta ahora los resultados iniciales han estado en línea con las expectativas y simulaciones.
Paul Aerospace, Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial y un equipo de ingenieros y científicos[{” attribute=””>NASA’s Goddard Space Flight Center will now use data taken with NIRCam to progressively align the telescope. The team developed and demonstrated the algorithms using a 1/6th scale model telescope testbed. They have simulated and rehearsed the process many times and are now ready to do this with Webb. The process will take place in seven phases over the next three months, culminating in a fully aligned telescope ready for instrument commissioning. The images taken by Webb during this period will not be “pretty” images like the new views of the universe Webb will unveil later this summer. They strictly serve the purpose of preparing the telescope for science.
To work together as a single mirror, the telescope’s 18 primary mirror segments need to match each other to a fraction of a wavelength of light – approximately 50 nanometers. To put this in perspective, if the Webb primary mirror were the size of the United States, each segment would be the size of Texas, and the team would need to line the height of those Texas-sized segments up with each other to an accuracy of about 1.5 inches.
Caminante de suscripción de Scott Acton y Paul Aerospace Camine junto con Lee Feinberg de NASA Goddard en los pasos básicos a continuación:
«El despliegue de la sección de vidrio ahora está completo y el instrumento está operativo, por lo que el equipo ha comenzado los muchos pasos necesarios para preparar y medir el telescopio para que haga su trabajo. La superficie debe funcionar en conjunto. Los pasos en el proceso de pedido son los siguientes sigue:
- Identificación de imagen de sección
- Alineación de secciones
- Calcetín de imagen
- Fase gruesa
- Fase suave
- Alineación del telescopio sobre el campo de visualización del instrumento
- Repita la alineación para la edición final
1. Identificar los segmentos de la imagen
Primero, necesitamos alinear el telescopio asociado con la nave espacial. La nave espacial es capaz de realizar movimientos precisos del mouse utilizando un «rastreador de estrellas». Piense en el rastreador de estrellas como el GPS de la nave espacial. Primero, la posición de la nave espacial rastreadora de estrellas no coincide con la posición de cada segmento del espejo.
Para capturar imágenes continuas, apuntamos el telescopio a una estrella brillante y aislada (HD 84406), que luego forma una imagen de esa parte del cielo. Pero recuerda, no tenemos un solo espejo para ver esta estrella; Tenemos 18 espejos, cada uno de los cuales está inicialmente inclinado hacia una parte diferente del cielo. Como resultado, capturamos 18 copias ligeramente alteradas de la estrella, cada una de las cuales no está enfocada ni distorsionada individualmente. Llamamos a esta copia de la estrella inicial la «imagen de sección». De hecho, dependiendo de la posición inicial del espejo, pueden ser necesarias varias repeticiones para encontrar las 18 secciones en una sola imagen.
Un ejemplo de una posible simulación de clasificación inicial que muestra imágenes de 18 secciones. Crédito: NASA
Para determinar qué sección crea la imagen de qué sección, moveremos las 18 secciones de vidrio una por una. Después de hacer coincidir las partes del espejo con sus respectivas imágenes, puede inclinar el espejo para acercar todas las imágenes al mismo punto para su posterior análisis. Nos referimos a este arreglo como la «secuencia de imágenes».
2. Integración de secciones
Una vez que tengamos la matriz de imágenes, podemos hacer una alineación de la sección, que corregirá los grandes errores de ajuste de las secciones de vidrio.
Empezamos desenfocando la imagen de la sección moviendo ligeramente el cristal secundario. Para determinar el error de nivel de segmentación correcto, se utiliza un análisis matemático, llamado captura de rostros, para imágenes desatendidas. El ajuste de la sección proporcionó 18 «telescopios» bien ajustados. Sin embargo, las divisiones aún no han trabajado juntas como un espejo.
(Izquierda) Anverso: Simulación del diseño de la imagen inicial. (Derecha) Reverso: Secuencia simulada de 18 secciones editadas. Crédito: NASA
3. Almacenamiento de imágenes
Para mantener toda la luz en un solo lugar, cada área de la imagen debe apilarse una encima de la otra. En el paso de apilamiento de imágenes, movemos las imágenes de segmentos individuales para que caigan exactamente en el centro del plano y formen una imagen integrada. Este proceso prepara el telescopio para la fase aproximada.
El apilamiento se realizó de forma continua en tres grupos (sección A, sección B y sección C).
Simulación de almacenamiento de imágenes. Primer grupo: Mosaico de imagen inicial. Segundo grupo: perfiles en A apilados. Tercer grupo: Las secciones A y B están apiladas. Cuarto grupo: Las secciones A-, B- y C están apiladas. Crédito: NASA
4. Fase gruesa
Incluso si coloca toda la luz en un solo lugar en el detector de apilamiento de imágenes, las unidades seguirán funcionando como 18 telescopios más pequeños que un telescopio grande. Las secciones deben alinearse entre sí con menos precisión que la longitud de onda de la luz.
Realizado tres veces durante el proceso de contratación, ajusta para medidas aproximadas de paso y desplazamiento vertical de la sección de vidrio (diferencial de pistón). Usando una tecnología llamada detección de franjas dispersas, usamos NIRCam para capturar el espectro de luz de 20 pares de secciones de vidrio separadas. El espectro es similar al de una barra de barbero, que difiere en la inclinación (o ángulo) según lo determinado por los pistones de las dos secciones del par.
En esta simulación, un sensor Dispers Fringe crea un modelo de «poste de barbero» que muestra un error de pistón grande (arriba) o un error de pistón pequeño (abajo). Crédito: NASA
5. Fases sutiles
Las fases sutiles se realizan tres veces, después de cada ronda de las fases ásperas, y luego de forma continua a lo largo de la vida del celo. Esta función escala y corrige cualquier error de alineación restante usando el mismo método de desenfoque que se usa durante la alineación de la sección. Sin embargo, en lugar de usar vidrio secundario, usamos un elemento óptico especial en el instrumento científico que introduce diferentes cantidades de desenfoque para cada imagen (ondas tenues -8, -4, +4 y +8).
Simulación de la imagen desenfocada utilizada en estimulación fina. La imagen (arriba) muestra el atenuador introducido en el telescopio, que está casi paralelo. El análisis (abajo) muestra los errores asociados en cada sección del telescopio. Las secciones con colores muy claros u oscuros requieren más corrección. Crédito: NASA
6. Alineación del telescopio en el campo de visión del instrumento
Después de la orientación fina, el telescopio se alineará bien con la vista de NIRCam. Ahora necesitamos extender la alineación a otras herramientas.
En esta etapa del proceso de pedido, tomamos medidas en múltiples ubicaciones o puntos de campo en cada instrumento científico, como se muestra a continuación. Una gran variación de intensidad indica un gran error en ese punto de campo. El algoritmo calcula la corrección final requerida para lograr el telescopio alineado en todos los instrumentos científicos.
Análisis de simulación de corrección de campo de visión. Crédito: NASA
7. Repita la alineación para la corrección final
Lo principal a tener en cuenta es que después de aplicar la corrección de visión, se eliminan pequeños errores de posicionamiento residuales en la sección del espejo principal. Medimos y hacemos correcciones usando el proceso Fine Phasing. Haremos una inspección final de la calidad de imagen en cada instrumento científico; Una vez que se verifique esto, se completará el proceso de control y detección de forma de onda.
A medida que avanzamos a través de los siete pasos, encontramos que tenemos que repetir los pasos anteriores. Modular que permite que el proceso sea flexible y repetitivo. Luego de reparar el telescopio durante aproximadamente tres meses, estamos listos para operar el instrumento”.
Escrito por Scott Acton, científico de control y percepción de ondas líder en la web, Paul Aerospace; Chanda Walker, científico de control y percepción de ondas web, Paul Aerospace; y Lee Feinberg, Gerente Elemental del Telescopio Óptico Web, Centro de Aviación Espacial Goddard de la NASA.
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