거울 웹/NASA

NASA 고다드에 있는 제임스 웹 우주 망원경의 주거울. 보조 거울은 발사 구성으로 접혀 있는 긴 붐 끝에 위치한 원형 거울입니다. Webb의 거울은 현미경으로 얇은 금층으로 덮여 있으며, 이는 이 망원경이 관찰하는 빛의 주요 파장인 적외선을 반사하는 데 최적화되어 있습니다. 사진: NASA/크리스 건

제임스 웹 우주 망원경의 과학적 목표 중 하나는 은하계가 젊었을 때를 되돌아보는 것입니다. Webb은 우리로부터 130억 광년 이상 떨어진 매우 먼 은하를 관찰함으로써 이를 수행합니다. 이렇게 멀리 떨어져 있고 희미한 물체를 보려면 Webb에는 큰 거울이 필요합니다. 망원경의 감도, 즉 얼마나 세밀하게 볼 수 있는지는 관찰되는 물체로부터 빛을 모으는 거울 영역의 크기와 직접적인 관련이 있습니다. 큰 양동이가 작은 양동이보다 레인 샤워기에서 더 많은 물을 모으는 것과 마찬가지로 더 넓은 지역은 더 많은 빛을 모읍니다.

Webb Telescope의 과학자와 엔지니어들은 가로가 6.5미터(21피트 4인치)인 주 거울이 이 멀리 떨어진 은하계에서 나오는 빛을 측정하는 데 필요하다는 결론을 내렸습니다. 이렇게 큰 거울을 만드는 것은 지상에서 사용하기에도 어려웠습니다. 지금까지 우주로 발사된 적이 없는 이렇게 큰 거울!

허블 우주 망원경의 2.4미터 거울이 Webb에 맞게 충분히 크게 확장된다면 궤도로 발사하기에는 너무 무거울 것입니다. Webb 팀은 단위 면적당 허블 거울 질량의 10분의 1에 불과한 가벼우면서도 매우 강한 거울을 만드는 새로운 방법을 찾아야 했습니다.

Webb 망원경 팀은 강하고 가벼운 베릴륨으로 거울 부분을 만들기로 결정했습니다. 각 세그먼트의 무게는 약 20kg(46파운드)입니다.

Webb 망원경 팀은 또한 다음과 같이 결정했습니다.접히는 구조에 거울을 세그먼트로 만듭니다. , 드롭리프 테이블의 나뭇잎처럼 로켓에 들어갈 수 있습니다. 그러면 발사 후 거울이 펼쳐집니다. 18개의 육각형 모양의 거울 세그먼트 각각은 직경이 1.32미터(4.3피트)이며 평면에서 평면까지입니다. (웹의 보조 거울은 직경이 0.74미터입니다.)

육각형 모양은 "높은 충전율과 6중 대칭"을 갖춘 대략 원형의 분할 거울을 가능하게 합니다. 충전율이 높다는 것은 세그먼트가 틈 없이 서로 맞는다는 것을 의미합니다. 세그먼트가 원형이라면 세그먼트 사이에 간격이 있을 것입니다. 18개 세그먼트에 각각 6개씩 3개의 서로 다른 광학 처방만 필요하기 때문에 대칭성은 좋습니다(위 오른쪽 다이어그램 참조). 마지막으로, 검출기의 가장 작은 영역에 빛의 초점을 맞추기 때문에 대략 원형의 전체 거울 모양이 필요합니다. 예를 들어, 타원형 거울은 한 방향으로 늘어나는 이미지를 제공합니다. 정사각형 거울은 중앙 영역에서 많은 빛을 보냅니다.

Webb의 각 거울에는 개별 명칭이 있습니다. A, B, C는 세그먼트가 세 가지 거울 처방 중 어느 것인지를 나타냅니다. 사진은 망원경에 있는 모든 거울의 비행 버전을 보여줍니다!

우주에 도착한 후에는 이러한 거울이 멀리 있는 은하에 정확하게 초점을 맞추도록 하는 것이 또 다른 과제입니다. 액츄에이터 또는 소형 기계 모터는 하나의 완벽한 초점을 달성하기 위한 해답을 제공합니다. 주 거울 세그먼트와 보조 거울은 각 거울 조각의 뒷면에 부착된 6개의 액추에이터에 의해 이동됩니다. 주 거울 세그먼트에는 곡률을 조정하는 추가 액추에이터가 중앙에 있습니다. 망원경의 3차 거울은 고정되어 있습니다.

NASA Goddard의 Webb 광학 망원경 요소 관리자인 Lee Feinberg는 다음과 같이 설명합니다. "주 거울 부분을 하나의 대형 거울인 것처럼 정렬한다는 것은 각 거울이 사람 머리카락 두께의 1/10,000에 정렬된다는 것을 의미합니다. 더욱 놀라운 점은 Webb 망원경을 연구하는 엔지니어와 과학자들은 문자 그대로 이를 수행하는 방법을 고안해야 했습니다."

이 다이어그램은 거울과 액추에이터의 뒷면을 보여줍니다. 신용: ASU/NASA