¿Por qué el telescopio espacial James Webb necesitaría óptica adaptativa fuera de la atmósfera?

La óptica adaptativa se usa generalmente con telescopios terrestres para corregir distorsiones atmosféricas o visión . En este momento, se usa principalmente en el infrarrojo, pero está comenzando a usarse en longitudes de onda visibles más largas (vea las excelentes respuestas aquí y aquí ), y también se aplica en software a conjuntos de radiotelescopios .

En el reciente AMA #1 del científico del proyecto John Mather , también se menciona el uso de óptica adaptativa en telescopios terrestres de gran apertura para obtener imágenes de exoplanetas. El JWST FAQ #7 promociona poner un telescopio en el espacio como una alternativa a la óptica adaptativa en la tierra.

En el artículo de Business Insider, la NASA está tratando de mantener en secreto parte de su gigantesco telescopio dorado, se menciona el uso de óptica adaptativa en el espejo secundario JWST, y se muestra en la imagen grande a continuación con una flecha roja. También se muestran dos capturas de pantalla del video de YouTube Goddard de la NASA .

Dado que el JWST está fuera de la atmósfera y, por lo tanto, no necesita óptica adaptativa, ¿para qué se necesitaría la óptica adaptativa? ¿O el artículo de BI es incorrecto y esto es simplemente un montaje de espejo activo sin AO ?

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arriba: dos capturas de fotogramas del video de YouTube Goddard de la NASA

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arriba: mecanismo de espejo secundario JWST anotado con una flecha por Business Insider - crédito NASA/Chris Gunn Imagen original

La óptica adaptativa no solo se usa para corregir la distorsión atmosférica, sino también para aclarar cualquier otro posible error causado por la superficie colectora del telescopio, como pequeñas imperfecciones en el espejo.
@Phiteros, ¿puede citar y vincular un ejemplo, por favor, o es solo una suposición? ¿Por qué no corregir las imperfecciones antes del lanzamiento?
Probablemente pueda encontrar uno, pero estoy en el móvil en este momento.
Las imperfecciones causadas por las vibraciones del lanzamiento, o por la imprecisión del proceso de despliegue (los sistemas mecánicos siempre tienen algo de juego), no se pueden corregir antes del lanzamiento.
¿Teoría o hecho de @Hobbes? Todavía no estoy seguro de si JWST tiene AO ​​o no.
Que los procedimientos previos al lanzamiento no puedan corregir los eventos durante el lanzamiento es de sentido común. Buscaré más información sobre JWST.
@Hobbes De hecho, pero estoy pensando que cada uno de los segmentos primarios simplemente tendría actuadores de tres puntos para corregir la posición z y la inclinación 2D, en lugar de intentar hacer toda esa corrección para los 18 segmentos primarios con un secundario extremadamente complicado. Dado que el primario tiene que hacer un despliegue importante por sí mismo, no puede ser correcto sin ese tipo de ajuste por segmento.
El científico del proyecto JWST es John Mather, no Dave Mather. Ver: en.wikipedia.org/wiki/John_C._Mather

Respuestas (3)

Los espejos primario y secundario del JWST se pueden ajustar :

Lanzar un espejo tan grande al espacio no es factible. En cambio, los ingenieros y científicos de Webb innovaron una solución única: construir 18 espejos que actuarán al unísono como un gran espejo. Estos espejos están empaquetados juntos en tres secciones que se pliegan, mucho más fáciles de colocar dentro de un cohete. Cada espejo está hecho de berilio y pesa aproximadamente 20 kilogramos (46 libras). Una vez en el espacio, lograr que estos espejos se enfoquen correctamente en las galaxias lejanas es otro desafío por completo. Los actuadores, o diminutos motores mecánicos, brindan la respuesta para lograr un único enfoque perfecto.

Los segmentos de los espejos primario y secundario son movidos por seis actuadores que están conectados a la parte posterior de los espejos. El segmento primario tiene un actuador adicional en el centro del espejo que ajusta su curvatura. El tercer segmento del espejo permanece estacionario.

Lee Feinberg, administrador de elementos del telescopio óptico Webb en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, explicó: "Alinear los segmentos del espejo primario como si fueran un solo espejo grande significa que cada espejo está alineado a 1/10,000 del grosor de un cabello humano ¡Esta alineación tiene que hacerse a 50 grados por encima del cero absoluto! Lo que es aún más sorprendente es que los ingenieros y científicos que trabajan en el telescopio Webb literalmente tuvieron que inventar cómo hacer esto".

Cada espejo se puede ajustar en solo 7 puntos : cada esquina del hexágono y el medio. Estos parecen ser muy pocos lugares para realmente hacer óptica adaptativa. En la óptica adaptativa, ajusta la forma del espejo en múltiples ubicaciones para compensar los cambios en el frente de onda de la luz a medida que se distorsiona.

Esos 7 puntos son ajustables por una razón: para alinear los 18 segmentos del espejo primario entre sí y para ajustar los espejos primario y secundario al resto del camino óptico después del lanzamiento.

Dada la cantidad de información disponible en el sitio web de la NASA, el artículo de Business Insider parece un clickbait. No hay nada que se mantenga en secreto allí.

El artículo parece desencadenarse por el desenfoque, el desenfoque o la digitalización deliberados del espejo secundario, como se puede ver claramente en el video alrededor de las 01:37, y en la imagen más pequeña a la izquierda en mi pregunta, junto con las citas de la NASA en ese artículo. Es bastante creíble que el artículo esté equivocado sobre el AO, pero el video de YouTube Goddard de la NASA contiene algo borroso deliberado por alguna razón .
¿Los seis actuadores están en las seis esquinas o es un montaje de 3 puntos con dos actuadores en cada esquina, como una plataforma Steward estándar ? Además, considerando que el séptimo en realidad distorsiona la curvatura de cada segmento del espejo, tiene potencial para ser "adaptativo". La figura óptica de cada elemento en sí no es necesariamente estática: la curvatura del frente de onda reflejado de cada segmento se puede cambiar de forma independiente.
El desenfoque puede deberse a un oficial de ITAR demasiado entusiasta.
Podría ser: demasiado entusiasta y al mismo tiempo poco vigilante considerando que el segundo disparo alrededor de las 03:08 es más grande y, sin embargo, no está borroso.
En su sitio vinculado jwst.nasa.gov/mirrors.html y en el video vinculado allí youtu.be/4gvPl3qWZIM parece que los elementos del espejo primario están montados en tres puntos con una actuación "similar a un hexápodo" (más el actuador central "deformante" ).
Regresé y vi el video unas cuantas veces más. El hexápodo realmente se une en tres puntos desde un punto de vista cinemático (aunque físicamente son seis), para ajustar la posición y orientación del espejo sin cambiar su figura . El actuador de radio de curvatura completamente separado se conecta en siete puntos adicionales (centro y seis esquinas), pero solo para empujar o tirar del centro con respecto al borde, cambiando así el radio de curvatura sin cambiar la posición ni la orientación (al menos no por mucho). Hay diez (o trece) puntos de contacto en total.

Parece que los actuadores están ahí para la alineación inicial. Si surgiera la necesidad, y apuesto a que así será, los servomotores también deben usarse y se usarán para la óptica adaptativa durante las observaciones. ¿Por qué desperdiciar todo el hardware/software que se alineó? La NASA siempre ha sido buena matando varios pájaros de un tiro.

Kenny, P. Ing.

Tengo que estar de acuerdo contigo sobre el ingenio de la gente de la NASA. No estoy seguro de que exista la capacidad de hacer una verdadera óptica adaptativa, sin embargo, deformando la figura del espejo para corregir el frente de onda. ¡Bienvenido a Stack Exchange por cierto! Veo que hasta ahora tienes un voto a favor y otro en contra. Si observa otras respuestas, verá que, en general, una respuesta debe tener un poco de respaldo fáctico, generalmente algunas matemáticas, un enlace o alguna explicación detallada.

TJW, el espejo primario no está diseñado para corregir las aberraciones ópticas, el movimiento de cada espejo no corresponde a un sistema de óptica adaptativa. Basta ver las fotografías de las estrellas con ocho rayos.

¡Hola Héctor, bienvenido a Stack Exchange! Tiene razón, el JWST no tiene óptica adaptativa. Probé el traductor de Google en su respuesta, pero no funciona bien para cuestiones técnicas, por lo que no estoy seguro de lo que dijo exactamente. Desafortunadamente, la mayoría de los sitios de Stack Exchange requieren publicaciones en inglés, por lo que si puede intentar agregar algo de inglés, creo que otros pueden editar su publicación y mejorarla. Tenemos muchos miembros que no hablan inglés como primer idioma, así que no se preocupe si no es perfecto. Además, si puede agregar algunos enlaces para respaldar su respuesta, sería genial. ¡Gracias!
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Atsakymų tikimasi anglų kalba, lo siento. Para mí el inglés tampoco es un idioma de nacimiento.
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