Інженери NASA створили ремонтний набір для телескопа NICER космічної станції

NASA збирається відремонтувати телескоп NICER на МКС за допомогою спеціально розробленого набору латок під час виходу у відкритий космос. Телескоп, важливий для вивчення нейтронних зірок і рентгенівських явищ, був пошкоджений у травні 2023 року, що призвело до швидкого проектування та випробування рішення. Майбутня місія зробить NICER першим рентгенівським телескопом, який обслуговуватимуть астронавти, що розширить його здатність проводити новаторські наукові дослідження.

Ремонт телескопа NICER

NASA доставить набір латок для NICER (Neutron star Interior Composition Explorer), рентгенівського телескопа на Міжнародній космічній станції , для 21-ї комерційної місії агентства Northrop Grumman з поповнення запасів. Для завершення ремонту космонавти вийдуть у відкритий космос.

Розташований біля правого борту сонячної батареї космічної станції, NICER був пошкоджений у травні 2023 року. Команда місії доставила набір латок до космічного центру Джонсона NASA в Х’юстоні в травні 2024 року, щоб його можна було підготувати та упакувати для майбутньої місії поповнення запасів.

Швидке реагування та інновації

«Це неймовірно, що лише за один рік ми змогли діагностувати проблему, а потім спроектувати, створити, протестувати та запропонувати рішення», — сказав Стів Кеньйон, головний механік NICER у Центрі космічних польотів імені Годдарда NASA в Грінбелті, штат Меріленд. «Ми дуже раді бачити патчі, встановлені під час майбутнього виходу у відкритий космос, повернутися до більш регулярного робочого графіка та продовжувати займатися новаторською наукою».

Зі свого місця на станції NICER розміром з пральну машину вивчає рентгенівське небо. Він точно виміряв надщільні залишки зірок, які називаються нейтронними зірками, які містять найщільнішу матерію, яку вчені можуть безпосередньо спостерігати. Він також досліджував таємничі швидкі радіоспалахи, спостерігав за кометами в нашій Сонячній системі та збирав дані про верхні шари атмосфери Землі. Але в травні 2023 року NICER виявив «витік світла», через який небажане сонячне світло почало потрапляти в телескоп.

Фотографії, зроблені на борту станції, показали кілька ділянок пошкодження теплових екранів NICER. Екрани в 500 разів тонші за людську волосину і фільтрують інфрачервоне, ультрафіолетове та видиме світло, пропускаючи рентгенівські промені. Вони охоплюють кожен із 56 рентгенівських концентраторів NICER, наборів із 24 вкладених круглих дзеркал, призначених для пропуску рентгенівських променів у відповідні детектори. Зонт над кожним концентратором і кожухом з невеликим проміжком між ними. Сонцезахисні зонти сегментовані шістьма внутрішніми стійками, що нагадує нарізаний пиріг.

Найбільші пошкодження на щитах мають розмір приблизно з типову поштову марку США. Інші ділянки ближчі за розміром до шпилькових головок. Протягом денного часу станції пошкодження дозволяє сонячному світлу досягати детекторів, насичуючи датчики та заважаючи вимірюванням NICER. Команда місії змінила свою денну стратегію спостереження, щоб пом’якшити ефект. Пошкодження не впливають на нічні спостереження.

Технічні проблеми та рішення

«NICER не був розроблений для обслуговування чи ремонту», — сказав Кіт Жендро, головний дослідник місії в Goddard. «Він був встановлений роботом, і ми керуємо ним дистанційно. Коли ми вирішили дослідити можливість виправлення найбільших пошкоджених ділянок на теплових екранах, нам довелося придумати метод, який би використовував наявні частини телескопа та набори інструментів станції. Ми не змогли б цього зробити без усієї підтримки та співпраці з боку наших колег із Джонсона та всієї програми космічної станції».

Рішення, зрештою, було простим. Команда розробила патчі, кожна у формі шматка пирога, які ковзатимуть на сонцезахисні навіси. Язичок у нижній частині кожної накладки перетвориться на простір між нижньою частиною сонцезахисної навіси та верхньою частиною теплового екрана, утримуючи його на місці.

Майбутній вихід у відкритий космос і майбутні очікування

Під час виходу у відкритий космос астронавти встановлять п’ять нашивок. Вони покриватимуть найбільш значні пошкоджені ділянки та блокуватимуть сонячне світло, яке впливає на рентгенівські вимірювання NICER.

Ремонтний набір містить загалом 12 латок, у разі потреби можна використовувати запчастини. Астронавти перевозитимуть нашивки в прямокутній рамі з двома запасними сонцезахисними парасольками, усередині яких нашивки.

«NICER стане першим рентгенівським телескопом на орбіті, який обслуговуватимуть астронавти, і лише четвертою науковою обсерваторією, яка буде відремонтована, приєднавшись до ряду таких місій, як космічний телескоп Хаббла NASA », — сказав Чарльз Бейкер, системний інженер проекту NICER у Годдард. «Було дивовижно спостерігати, як набір патчів об’єднався протягом останнього року. NICER навчив нас стільки чудових речей про космос, і ми з нетерпінням чекаємо цього наступного кроку в його подорожі».

Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) — це рентгенівський астрономічний інструмент на Міжнародній космічній станції (МКС), який зосереджений на вивченні нейтронних зірок, включаючи пульсари. Частина дослідницької програми НАСА NICER спрямована на вимірювання екстремальних фізичних властивостей нейтронних зірок, щоб покращити наше розуміння їх щільних внутрішніх частин. Він також підтримує експеримент SEXTANT, який перевіряє навігацію на основі пульсарів для космічних кораблів, демонструючи практичне застосування своїх наукових відкриттів.