Blog ANSYS
ngày 25 tháng 12 năm 2021
Thiết kế Các trò chơi trong casino không gian James Webb với mô phỏng
Với sự ra mắt thành công của Các trò chơi trong casino không gian James Webb (JWST), NASA một lần nữa bắt tay vào một nhiệm vụ đếnBiến đổi sự hiểu biết của chúng tôicủa vũ trụ vào ngày 25 tháng 12 năm 2021. Trong nhiều thập kỷ, NASACác trò chơi trong casino không gian Hubbleđã cung cấp những hình ảnh đầy cảm hứng của các thiên hà xa xôi, tinh vân và các ngôi sao. Tuy nhiên, JWST hiện dự kiến sẽ cung cấp một điều phi thườngBước nhảy vọt trong sự hiểu biết của chúng tôicủa vũ trụ. Với gương chính có khả năng thu thập ánh sáng gấp sáu lần so với Hubble và bước sóng hình ảnh dài hơn, JWST sẽ cho phép các nhà khoa học nhìn lại thời Các trò chơi trong casino ở những hình dạng sớm nhất của vũ trụ.
Hình 1. Galaxy ngc 2336 Tín dụng hình ảnh: ESA/Hubble và Nasa, V. Antoniou; Lời cảm ơn: Judy Schmidt từ Hubble Image Gallery
Yêu cầu thiết kế Các trò chơi trong casino không gian James Webb
JWST yêu cầu công nghệ tiên phong không chỉ vào không gian, mà còn xem những gì chưa từng thấy trước đây. Các trò chơi trong casino cóCông cụ quang học lớn nhất và chính xác nhất từng được xây dựng; Một cái được thiết kế để giữ cực kỳ lạnh - gần như âm 400 độ Fahrenheit hoặc trừ 240 độ C.
Hình 2. So sánh các gương chính của Hubble (trái) và JWST (phải) từ NASA
Kỹ sư phải tạo ra một cấu trúc có thể:
- Hoạt động trong bức xạ mặt trời vĩnh Các trò chơi trong casino
- Gấp cấu trúc kích thước của một sân tennis thành một tên lửa
- Bay hơn một triệu dặm vào Các trò chơi trong casino gian
- Hàng chục cơ chế mở ra từ xa trong một vở ballet được phối hợp cơ học phức tạp
Đơn giản, phải Các trò chơi trong casino?
Có bất kỳ thao tác tinh tế nào Các trò chơi trong casino thành công, nhiệm vụ sẽ là một mất mát. Với344 Thất bại một điểm,JWST là một trong những nhiệm vụ rủi ro nhất trong lịch sử.
Hình 3. Hình ảnh từ NASA của quỹ đạo JWST khoảng 1 triệu dặm (1,5 triệu km) từ Trái đất
giảm thiểu rủi ro với mô Các trò chơi trong casino kỹ thuật lan tỏa
Bởi vì JWST hoàn toàn quá lớn để kiểm tra mọi thứ trực tiếp và thử nghiệm trên Trái đất không giống như thử nghiệm trong không gian, các kỹ sư mô phỏng cách Các trò chơi trong casino sẽ hoạt động trong môi trường hoạt động của nó. Northrop Grumman là nhà thầu chính đã thiết kế và xây dựng JWST và mô phỏng đóng một vai trò quan trọng trong quá trình đó.
DRM, Xác định quỹ đạo và SRP
Kỹ sư đã sử dụngBộ công cụ hệ thống (STK) Astrogatorkhả năng từAgi, một công ty ANSYS,ĐẾNXây dựng nhiệm vụ tham chiếu thiết kế phức tạp(DRMS). Các tài khoản này cho các nhiễu loạn hấp dẫn phức tạp trong các quỹ đạo điểm (L2)-mà nó đạt được thành công-để ước tính các yêu cầu giữ trạm.Bộ công cụ xác định quỹ đạo (ODTK)Để thực hiện các xác định quỹ đạo hoạt động.Áp suất bức xạ mặt trời (SRP)Điểm plugin trong ODTK để chèn một mô hình độc quyền vào các thuật toán ước tính nâng cao ODTK.
Mirror Pointing
Kỹ sư đã sử dụngCơ khí Các tròmô Các trò chơi trong casino để xác địnhGiải pháp cho gương chính xác chỉCho các tần số rung động tự nhiên của các cấu trúc.
Hình 5. Mô Các trò chơi trong casino các kết nối chi tiết giữa các phân đoạn
Căn chỉnh gương
ANSYS ZemaxPhần mềm mô phỏng các quang học phức tạp của nhiều phân đoạn gương mạ vàng riêng lẻ trong Các trò chơi trong casino.Kỹ sư đã sử dụng ZemaxPhần mềm để thiết kế và kiểm tra từng bước của quy trình căn chỉnh, từ tìm kiếm phân đoạn ban đầu đến giai đoạn tốt cuối cùng. (Nhìn thấy "Cờ bạc trực tuyếnPhụ nữ trong lĩnh vực công nghệ: Bắn súng vì các vì sao nhờ phát")
204988_205341Kỹ sư đã sử dụng ZemaxĐể mô phỏng từng bước căn chỉnh trước khi chạy căn chỉnh trong phần cứng thực. Các mô hình chuyến bay sau đó đã dịch Các trò chơi trong casino giường thử sang tình huống căn chỉnh thực sự xảy ra trên quỹ đạo.
Hình 6. Mô hình Các trò chơi trong casino JWST trong ANSYS Zemax Opticstudio
Hình 7. Một bản đồ mặt sóng mô Các trò chơi trong casino của gương chính JWST chứa các lỗi piston trong các vị trí gương và bản đồ mặt sóng sau khi gương chính được căn chỉnh
Do kích thước của JWST, trọng lực khi thử nghiệm trên mặt đất và hệ thống làm mát thụ động của JWST, các mô phỏng của tất cả các loại đã được kéo dài đến giới hạn độ chính xác của chúng trong quá trình phát triển của Các trò chơi trong casino. Thử nghiệm trên mặt đất đã xác minh các phần của các mô phỏng có thể được kiểm tra trực tiếp và các mô hình được xác minh sau đó dự đoán hành vi trên quỹ đạo của đài quan sát.