De laatste twee lagen zullen vandaag worden strakgetrokken.

Hoewel de klus dus nog niet geklaard is, verheugt NASA zich al in het feit dat de eerste drie lagen zijn strak getrokken. Want het was zeker niet vanzelfsprekend dat dat zomaar zou lukken, zo stelt James Cooper, die zich officieel manager van het James Webb-zonneschild mag noemen. “Het strak trekken van het zonneschild is heel uitdagend, omdat het complexe interacties vereist tussen de constructie, de mechanismen die gebruikt worden om het zonneschild strak te trekken, de kabels en de membranen. Dit was de fase die we op de grond het lastigst konden testen, dus het is geweldig dat alles vandaag zo goed is gegaan (…) en we zien ernaar uit om de resterende lagen strak te trekken.”

Hier zie je een proefversie van het zonneschild dat op aarde volledig is uitgeklapt en strakgetrokken. Een generale repetitie voor het proces dat nu in de ruimte plaatsvindt. Afbeelding: NASA / Chris Gunn.

Voltooiing
Het strak trekken van de eerste drie lagen kostte NASA iets meer dan 5,5 uur. Hoelang het gaat duren om de laatste twee lagen strak te trekken, is onduidelijk. Maar de verwachting is wel dat het zonneschild – een cruciaal onderdeel van de James Webb Space Telescope – vandaag kan worden voltooid.

IJskoud
Als ook de laatste twee lagen zijn strak getrokken, is het zonneschild – dat ongeveer net zo groot is als een tennisveld – direct operationeel. Vanaf dat moment zal het de ruimtetelescoop beschermen tegen externe bronnen van licht en warmte (zoals de zon, maan en aarde). Heel concreet zorgt het zonneschild ervoor dat de telescoop afkoelt tot een temperatuur rond de -233 graden Celsius. De telescoop moet zo koud worden gehouden, omdat deze anders niet in staat is om het infrarode licht van lichtzwakke, verre objecten waar te nemen. Daarnaast wordt met behulp van het zonneschild ook een thermisch stabiele omgeving gecreëerd, wat weer heel belangrijk is voor het handhaven van de juiste uitlijning van de hoofdspiegel (die is opgebouwd uit 18 spiegelsegmenten).

De afbeelding links laat de volledig operationele James Webb Space Telescope zien. Het zonneschild bevindt zich onder de spiegel en zal altijd tussen de zon/aarde/maan en de telescoop te vinden zijn (zie afbeelding rechts). Hierdoor heeft de telescoop in feite een warme en koude zijde. De warme zijde is de zijde die op de zon, maan en aarde gericht is en daar loopt de temperatuur op tot zo’n 85 graden Celsius. De koude zijde – die van de zon, aarde en maan is afgewend – bevindt zich daar tegenover en heeft een temperatuur rond de -233 graden Celsius. Afbeeldingen: NASA / STScI.

Gelaagd
Om de telescoop zo koel te houden, wordt gebruik gemaakt van een ingenieus zonneschild dat is gemaakt van het materiaal kapton en uit vijf lagen bestaat. Elke laag houdt een deel van de warmte tegen en geeft deze aan de zijkant weer af aan de ruimte (zie afbeelding hieronder).

De onderste laag van het zonneschild – die dus op de zon, aarde en maan gericht is – houdt het leeuwendeel van de warmte al tegen, de resterende warmte wordt vervolgens voor een groot deel door de tweede laag tegengehouden, waarna de derde weer afrekent met een groot deel van de daarna nog resterende warmte. Het betekent dat elke opeenvolgende laag weer wat koeler is dan de andere en slechts heel weinig warmte erin slaagt om door alle vijf de lagen heen te dringen en de telescoop te bereiken. Foto links: Northrop Grumman / Afbeelding rechts: STScI.

Uitvouwen en strak trekken
Het zonneschild is behoorlijk groot. Het meet iets meer dan 21 bij 14 meter. Gezien de afmetingen was het dan ook niet mogelijk om het uitgeklapt te lanceren. En dus werd het als het ware platgedrukt – waardoor de vijf lagen op elkaar kwamen te liggen – en ook nog eens opgevouwen. In de afgelopen week werd het zonneschild uitgevouwen. En nu is men dus bezig om die lagen – als een soort harmonica – uit elkaar te trekken en vervolgens stuk voor stuk strak te trekken.

De eerste drie lagen zijn inmiddels dus klaar. Het betreft de drie lagen die zich het dichtst bij de zon – dus aan de warme zijde van de telescoop – bevinden. De laatste twee lagen volgen vandaag. Maar dan is James Webb nog niet af; er staan nog enkele zenuwslopende fasen op de agenda. Zo zal hierna de tweede spiegel – die het licht van de hoofdspiegel naar de instrumenten achter de hoofdspiegel moet reflecteren – in de juiste positie worden gebracht. En daarna moeten ook de zijkanten van de hoofdspiegel – die elk drie van de 18 spiegelsegmenten herbergen – nog worden uitgeklapt, waarna de positie van die 18 segmenten ook nog moet worden aangepast om ze als één hoofdspiegel te laten functioneren. Daarnaast moet de telescoop zich eind januari ook nog succesvol in Lagrangepunt 2 nestelen: het punt vanwaar deze de geheimen van de kosmos moet gaan ontrafelen. En zo is er dus nog veel werk aan de winkel. Maar gaandeweg komen we steeds dichter bij het moment dat James Webb daadwerkelijk aan de slag gaat. Dat moment zal – zoals het er nu naar uitziet – ergens in de zomer van 2022 vallen.