卫搴
2019-05-27 02:30:02

由于技术问题和管理方面的困难,美国宇航局经常推迟的 (有史以来最昂贵的科学将推出至少10个月至2021年3月30日,其天文成本已降至9.66美元左右该机构周三报道称,比先前估计的数字高出8.37亿美元。

随着美国宇航局及其总承包商的和管理问题,国会授权的80亿美元开发成本上限已经到位,最新的预计超支将要求NASA寻求立法者的重新授权。

美国宇航局的旗舰科学任务JWST是否“太大而不能倒”或者在华盛顿可能面临越来越多的反对,目前尚不清楚。 除了在2019财年预算中继续该项目的资金外,特朗普政府还没有权衡。

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NASA总部空间科学主任Thomas Zurbuchen表示,国会对最新延迟的反应尚不清楚,但所有相关人士都认为望远镜将产生引人注目的科学。

“我认为真正了解那里发生的事情还为时过早,”他告诉记者说:“总的来说,我相信在每一次讨论中都存在的是相信科学真的很引人注目并且仍然令人信服。我们继续前进。但我认为,除了真正了解我们的目标之外,还为时过早。“

到今年3月,美国宇航局自1995年首次提出该项目以来已花费超过73亿美元用于该项目,并预算约80亿美元用于完成天文台并于2020年5月在欧洲航天局阿丽亚娜5号火箭上发射。另有800美元百万被指定用于支付五年以上的运营费用。

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詹姆斯·韦伯太空望远镜的光学系统和仪器于去年年底在休斯敦约翰逊航天中心的一个巨大的阿波罗时代真空室中进行了测试。 NASA

为了将JWST的预计成本放在背景中,欧洲南方天文台的的成本,拥有130英尺宽的庞大镜子,是世界上最大的镜子,预计到目前为止将达到13亿美元左右。在3024年上线。三十米 ,镜子近100英尺,预计耗资约20亿美元。

美国宇航局的管理人员根据由广受尊敬的航空航天工程师兼执行官托马斯·杨(Thomas Young)主持的了发布延迟和额外费用。 该小组提出了30多项建议,估计额外费用约为10亿美元,并建议将发布日期推迟到2021年3月。

“JWST是一个具有 ,令人敬畏的科学潜力和重大复杂性,风险和首次活动的天文台,”他说。 “复杂性和风险不容小觑。

“我们建议的2021年3月发布日期假定我们的报告中成功实施了这些建议。没有考虑到额外的错误和多月影响的嵌入式问题,超出当前计划的两次的额外遮阳场部署或拆除航天器子系统或科学仪器。“

换句话说,杨说,他有80%的信心可以在新的目标日期之前安全地启动天文台,但前提是美国宇航局贯彻并实施所有小组的建议,并且只有在没有其他重大问题出现的情况下。

但是,Young强调,审查委员会“相信JWST应该继续,因为有令人信服的科学以及JWST的国家重要性。” 毫不奇怪,美国宇航局局长Jim Bridenstine同意,称JWST“对于NASA 之外的下一代研究至关重要”。

他在一份声明中说:“它会做出令人惊奇的事情,这是我们以前从未做过的事情,因为我们可以看到其他星系,并在很短的时间内看到光线。” “尽管面临重大挑战,但董事会和NASA一致同意Webb将通过实施董事会的建议来实现任务成功,其中许多建议已在进行中。”

从一开始,极其复杂的望远镜对美国宇航局的主要承包商Northrup Grumman来说是一项艰巨的技术挑战,由于工程师经历了源源不断的技术问题和管理失误,因此一再拖延和成本不断攀升。

为了接替取得巨大成功的哈勃太空望远镜,JWST配备了一个21.3英尺宽的分段镜,使其前身的7.9英尺单片镜相形见绌,可以探测从最初的恒星和星系发出的红外光。在138亿年前的大爆炸之后点亮。

但与哈勃望远镜不同,哈勃望远镜是由航天飞机发射到低地球轨道并由太空行走宇航员定期维修,升级和维修的,而JWST将被提升到太空地球拉格朗日第2点的空间点 - L2 - 离地球大约一百万英里。

因此,JWST一旦发射就将完全独立,远远超出太空行走宇航员的范围,即使可以到达其远程前哨的飞行太空船也是如此。 而且没有这样的宇宙飞船。 JWST只需要工作。

天文台的主要元素 - 带有镜子和仪器的光学系统以及装有计算机,推进系统,通信设备和其他关键系统的航天器“公共汽车” - 现在都在Northrup Grumman在加利福尼亚州的加工厂进行测试和整合。

工程师们还整合了天文台的遮阳帘,这是韦伯最具挑战性的建筑之一。 折叠起来,需要五层防晒罩才能产生超低绝对零度50度的超低温 - 韦伯的敏感光学器件需要捕捉微弱的红外线辐射。

遮阳板的各层伸展开来,彼此分开并使用电机驱动的电缆保持在张力下。 在测试过程中,电缆比预期更松弛,并且在屏蔽织物中形成多达4英寸长的裂缝。

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詹姆斯韦伯望远镜在太空中部署后,五层遮阳板设计用于展开并伸展到网球场的大小。 需要阴影才能产生望远镜检测微弱红外线辐射所需的超低温度。 NASA

解决眼泪和其他问题促使美国宇航局在3月宣布,从今年晚些时候开始到2019年5月左右,将为工程师提供更多时间解决悬而未决的问题。

美国国家航空航天局还宣布了一系列重大管理变革,包括机构总部和Northrup Grumman的高级机构人员的更多实际参与,改进整个计划的沟通和建立由Young主持的常设独立审查小组。

但很快就出现了其他问题。 在用于模拟航天器在发射期间将经历的噪声和振动的声学测试期间,多个紧固件松动,在航天器内和太空船上产生超过60比特的碎片。 至少有两个尚未找到。

这些问题,监督问题和其他问题正在得到解决,美国宇航局副局长Stephen Jurczyk表示,该机构现已“承诺”于2021年3月30日发射。

但这并不容易。 它不会便宜。

“美国宇航局已完成重新计划并确定了总生命周期成本,以支持2021年3月的发射日期约96.6亿美元,”Jurczyk说。 “这笔费用包括集成和测试,发布调试和五年的运营。”

先前估计的80亿美元的开发成本将增加到88亿美元。

“该机构还在解决未来预算规划中所述的增长,”他说。 “与我们2019财年总统的预算要求中包含的年度预算相比,韦伯重新计划将需要大约8.37亿美元的额外资金。”

他说,2019年不需要额外的资金,但2020年和2021年将需要新的资金。

1995年首次提出,当时已知的下一代太空望远镜旨在追随哈勃太空望远镜的脚步,将天文学家的范围几乎一直延伸到宇宙的大爆炸。 新型望远镜最初设计有一个13英尺宽的镜子,预计耗资5亿至10亿美元。

Northrup Grumman被评为主要承包商,到2002年,随着设计的成熟和能力的增长,预计成本将攀升至25亿美元,预计2010年左右推出。到2005年,发布日期又下滑了两年,项目的生命周期成本已经下降再攀升20亿美元至45亿美元。

三年后,一项计划审查将预计成本计算在50亿美元,并在2014年推出。

2010年,国会下令进行独立审查,结论是JWST计划由N​​ASA管理不善,至少需要65亿美元才能完成。 美国国家航空航天局(NASA)重组了该计划并于2011年向国会报告,即实施支出上限的那一年,JWST将耗资88亿美元,并且该发布将下滑至2018年10月。

但是那个目标日期没有成功。 去年,在JWST团队用完了计划中剩余的预留时间来处理意外问题之后,美国宇航局宣布将于2019年推出到3月至6月的时间框架。此后,其他问题曝光,促使美国宇航局于3月份推迟到2020年春季。

而现在,2021年的春天。

虽然预计成本下降,但在JWST的规模和复杂性项目中,技术问题并不罕见。 从来没有尝试过这样的事情。

该望远镜的主镜比哈勃望远镜宽三倍,用于收集和聚集星光,这些星光将被反射到一个2.4英尺宽的次级镜子,而次级镜子又将其反射回向后光学器件的主要中心。装配突出。

进入后部组件的光线将击中另一个反射镜,它将反弹回到一个小的“转向”镜子。

反过来,可转向的镜子将光线送回集成科学仪器模块或ISIM,用于安装望远镜的四种仪器:近红外摄像机,近红外光谱仪,中红外仪器和近红外仪器成像仪和摄谱仪由加拿大航天局提供。

发射后,JWST需要整整一个月的时间才能到达L2点的运营站。 一路上,它将开始像一个巨大的折纸展开。 两个主镜段将展开以形成全直径主要部分,同时竖立支撑次要部分的三脚桅杆。

散热器面板将旋转到位,其主要的高增益天线将展开,巨大的五层遮阳板将打开并伸展到适当位置以遮挡光学系统。

总之,必须进行300多次机械部署,相比之下,火星好奇号火星车上大约有70次。 但管理人员仍然相信天文台将在太空中证明其价值。

“值得等待,”Zurbuchen承诺。