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Ansysブログ

25/12/2021

シミュレーションによるジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の設計

NASAは2021年12月25日に宇宙に関する私たちの理解を変えるミッションを開始しました。NASAのハッブル宇宙望遠鏡星々の壮大な画像を撮影してきましたが理解を大きく発展させる科学者は宇宙の形成初期まで時間を遡って観測できるようになります

渦巻き銀河NGC 2336

謝辞:Judy Schmidt氏(Thư viện hình ảnh Hubble)

ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の設計要件

マイナス240oC近くの極寒に耐えられるように設計された史上最大かつ最も精密な光学機器が組み込まれています。

ハッブル(左)とNASAのJWST(右)の主鏡の比較

ハッブル(左)とNASAのJWST(右)の主鏡の比較

以下のことが可能な構造を作る必要がありました

  • 永遠に続く太陽放射の中で動作
  • テニスコートほどの大きさの構造物を折り畳んでロケットに収容
  • 地球から100万マイル以上離れた宇宙空間を飛行
  • 複雑で機械的に組織化されたバレエのような動きで多数の機構を遠隔操作で展開

シンプルですね。

これらの繊細な動作のいずれかが失敗していたら344個の 「単一障害点」史上最もリスクの高いミッションの1つでした

地球から約100万マイル(150万km)離れたJWSTの軌道を示すNASAの画像

地球から約100万マイル(150万km)離れたJWSTの軌道を示すNASAの画像

エンジニアリングシミュレーションの活用拡大によってリスクを軽減

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DRM、軌道決定、SRP

エンジニアは、Ansysの子会社であるAGIが提供するBộ công cụ hệ thống)Ansys Chơi xì dách機能を使用して、複雑な設計リファレンスミッション(到達に成功したラグランジュ点(Xem sòng bạc việt nam có thể làm gì cho bạnJWSTに配置された大型太陽シールド上の太陽からの光の圧力をモデル化するためにSRP: Áp suất bức xạ mặt trời)独自のモデルをODTKの高度な推定アルゴリズムに挿入しました

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鏡のポインティング

構造物の固有振動周波数を考慮した上で鏡の正確なポインティングを行うための解決策を特定するために、Cơ khí Chơi xì複数の鏡セグメントを1枚の鏡として機能させることによる効果を確認することもできました

ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の鏡セグメント間の詳細な接続のシミュレーション

セグメント間の詳細な接続のシミュレーション

鏡のアラインメント

Ansys ZemaxJWSTの多数の各金メッキ鏡セグメントの複雑な光学特性をシミュレーションしましたエンジニアはZemax最初のセグメントサーチから最後の細かい位相調整までのアライメントプロセスの全ステップを設計し「宇宙望遠鏡の開発で高みを目指す」を参照)。

アライメントの最終チェックを行うマルチフィールドステップを設計する際にも使用されましたエンジニアは、Zemaxを用いてアライメントプロセスの各ステッ.

Ansys Zemax OpticStudioでのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡モデル

Ansys Zemax OpticStudioにおけるJWST望遠鏡モデル

主鏡位置のピストン誤差を含んだジェイムズ・ウェ.

主鏡位置のピストン誤差を含んだJWST主鏡のシミュレーション波面図と

宇宙を理解するという素晴らしいミッションに取り組んでいるJWSTチームが成功を収めることを祈っています