NASA Mühendisleri Uzay İstasyonunun NICER Teleskobu İçin Hayat Kurtaran Onarım Kiti Tasarladı

NASA, uzay yürüyüşü sırasında Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki (ISS) NICER teleskobunu özel olarak tasarlanmış bir yama kitiyle onarmaya hazırlanıyor.

Nötron yıldızlarını ve X-ışını olaylarını incelemek için hayati önem taşıyan teleskop, Mayıs 2023’te hasar gördü ve bu da hızlı bir şekilde bir çözümün tasarlanmasına ve test edilmesine yol açtı. Yaklaşan görev, NICER’ı astronotlar tarafından hizmet verilen ilk X-ışını teleskopu haline getirecek ve çığır açan bilim yürütme yeteneğini artıracak.

BAE (Birleşik Arap Emirlikleri) astronotu Sultan Alneyadi, Temmuz 2023’te uzay istasyonundaki Poisk Mini Araştırma Modülü 2’deki bir pencereden NICER’in bu görüntüsünü yakaladı. Bu gibi fotoğraflar, görev ekibinin NICER’in X-ışını yoğunlaştırıcıları üzerindeki termal kalkanlardaki hasarı haritalamasına yardımcı oldu. Kaynak: NASA/Sultan Alneyadi

NICER Teleskop Onarımı

NASA NICER (Nötron yıldızı İç Kompozisyon Gezgini) için bir yama kiti teslim edecek, bir X-ışını teleskopu Uluslararası Uzay istasyonuajansın Northrop Grumman 21. ticari ikmal görevinde. Astronotlar onarımı tamamlamak için bir uzay yürüyüşü gerçekleştirecek.

Uzay istasyonunun sancak tarafındaki güneş panelinin yakınında bulunan NICER, Mayıs 2023’te hasar gördü. Görev ekibi, yaklaşan ikmal görevi için hazırlanıp paketlenebilmesi amacıyla yama kitini Mayıs 2024’te Houston’daki NASA Johnson Uzay Merkezi’ne teslim etti.

Bu fotoğrafta NICER’in hasarlı termal kalkanlarından bazıları (çember içinde) görülüyor. Kredi: NASA/Sultan Alneyadi

Hızlı Tepki ve Yenilik

“Sadece bir yıl içinde sorunu teşhis edip ardından bir çözüm tasarlayıp, inşa edip, test edip sunabilmemiz inanılmaz,” dedi NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ndeki NICER mekanik sorumlusu Steve Kenyon. “Gelecekteki bir uzay yürüyüşü sırasında yamaların takıldığını, daha düzenli bir çalışma programına dönüldüğünü ve çığır açan bilim yapmaya devam ettiğimizi görmek için çok heyecanlıyız.”

İstasyondaki tünek noktasından çamaşır makinesi büyüklüğündeki NICER, X-ışını gökyüzünü inceliyor. Bilim insanlarının doğrudan gözlemleyebildiği en yoğun maddeyi içeren nötron yıldızları adı verilen süper yoğun yıldız kalıntılarını hassas bir şekilde ölçtü. Ayrıca gizemli hızlı radyo patlamalarını araştırdı, güneş sistemimizdeki kuyrukluyıldızları gözlemledi ve Dünya’nın üst atmosferi hakkında veri topladı.

Ama içinde Mayıs 2023NICER, istenmeyen güneş ışığının teleskopa girmeye başladığı bir “ışık sızıntısı” geliştirdi.

NICER’ın yamaları alüminyumdan yapılmış ve siyah eloksallı veya kaplamalı. Her biri yaklaşık 2 inç boyunda. “LCK”, yamayı yerinde tutacak alt taraftaki bir sekmenin kilit konumunu belirtir. NASA, Uluslararası Uzay İstasyonu’na bu yamalardan 12 tanesini gönderiyor. Bir uzay yürüyüşü sırasında astronotlar, en önemli hasar alanlarını kapatmak için teleskoptaki güneşliklere beş tane yerleştirecek. Kaynak: NASA/Sophia Roberts

İstasyonda çekilen fotoğraflar, NICER’in termal kalkanlarında birkaç hasar bölgesini ortaya çıkardı. Kalkanlar insan saçından 500 kat daha incedir ve X ışınlarının geçmesine izin verirken kızılötesi, morötesi ve görünür ışığı filtreler. NICER’in 56 X ışını konsantratörünün her birini kaplarlar, X ışınlarını ilgili dedektörlere atlamak için tasarlanmış 24 iç içe dairesel aynadan oluşan setler. Her konsantratör ve kalkan tertibatının üstünde, aralarında hafif bir boşluk bulunan bir güneşlik bulunur. Güneşlikler, dilimlenmiş bir pastaya benzeyen altı dahili destekle bölümlere ayrılmıştır.

Kalkanlardaki en büyük hasar tipik bir ABD posta pulu büyüklüğünde. Diğer alanlar iğne ucu büyüklüğünde. İstasyonun gündüz vakti, hasar güneş ışığının dedektörlere ulaşmasına, sensörleri doyurmasına ve NICER’ın ölçümlerine müdahale etmesine izin veriyor. Görev ekibi, etkiyi azaltmak için gündüz gözlem stratejilerini değiştirdi. Hasar gece gözlemlerini etkilemiyor.

NICER’in yamaları, burada gösterildiği gibi güneşliklerine yerleştirilecek. Yamayı yerine sabitleyen küçük sekme, altından görülebilir. Karbon kompozit güneşlikler, NICER’in 56 X-ışını yoğunlaştırıcısının her birini kaplar. Her güneşlik, üç altın renkli fiberglas montaj ayağıyla desteklenir. Kaynak: NASA/Sophia Roberts

Teknik Zorluklar ve Çözümler

Goddard’daki görevin baş araştırmacısı Keith Gendreau, “NICER bakım veya onarım için tasarlanmamıştı,” dedi. “Robotik olarak kuruldu ve uzaktan çalıştırıyoruz. Termal kalkanlardaki en büyük hasarlı alanları yamama olasılığını araştırmaya karar verdiğimizde, teleskopun ve istasyon araç setlerinin mevcut parçalarını kullanacak bir yöntem bulmamız gerekiyordu. Johnson’daki meslektaşlarımızın ve uzay istasyonu programının tamamındaki tüm destek ve iş birliği olmadan bunu yapamazdık.”

Çözüm, sonunda, basit oldu. Ekip, her biri bir pasta parçası şeklinde olan ve güneşliklerin içine kayacak yamalar tasarladı. Her yamanın altındaki bir sekme, güneşliğin altı ile termal kalkanın üstü arasındaki boşluğa dönüşerek onu yerinde tutacak.

NICER’ın termal kalkanları (burada gösterilen gümüş film) görevin 56 X-ışını yoğunlaştırıcısının her birini kaplar. Ultraviyole, kızılötesi ve görünür ışığı engellerken X-ışınlarının alttaki aynalara geçmesine izin verir. Her kalkan sadece yaklaşık 160 nanometre kalınlığındadır veya bir insan saçından 500 kat daha incedir. Kırılgan kalkan, her kamada 1/8 inç (3 milimetre) karelerden oluşan bir desenden oluşan paslanmaz çelik bir çerçeve tarafından desteklenir. Kaynak: NASA/Sophia Roberts

Yaklaşan Uzay Yürüyüşü ve Gelecekteki Beklentiler

Astronotlar uzay yürüyüşü sırasında beş yama yerleştirecek. Bunlar hasarın en önemli alanlarını kaplayacak ve NICER’in X-ışını ölçümlerini etkileyen güneş ışığını engelleyecek.

Tamir takımı toplamda 12 yama içerir ve gerektiğinde yedeklere olanak tanır. Astronotlar yamaları, yamaların içinde tutulduğu iki yedek güneşlik içeren dikdörtgen bir çerçeve olan bir kutuda taşıyacaklardır.

NICER, her biri 24 iç içe geçmiş ayna içeren, yoğunlaştırıcı adı verilen 56 ayrı X-ışını odaklama elemanına sahiptir. Her yoğunlaştırıcı, X-ışınlarını kendi dedektörüne iletir. Burada gösterilen yoğunlaştırıcı yan yatırılmıştır, bu nedenle kamera iç içe geçmiş aynalara bakmaktadır. X-ışınları yüksek enerjili ışıktır, bu nedenle NASA’nın Hubble ve James Webb uzay teleskopları için olanlar gibi teleskop aynalarının atomlarından geçebilirler. Bunun yerine, X-ışını gözlemevleri, yüzeylerin yanlarına çevrildiği sıyırma olay aynaları kullanır. X-ışınları yüzeyleri boyunca sıçrayarak dedektörlere girer. Kaynak: NASA/Sophia Roberts

“NICER, astronotlar tarafından bakımı yapılacak yörüngedeki ilk X-ışını teleskopu olacak ve genel olarak onarılacak dördüncü bilim gözlemevi olacak; NASA’nınki gibi misyonların saflarına katılacak Hubble uzay teleskobu“” dedi Goddard’daki NICER proje sistemleri mühendisi Charles Baker. “Geçtiğimiz yıl yama kitinin bir araya gelmesini izlemek harika oldu. NICER bize kozmos hakkında pek çok harika şey öğretti ve yolculuğunun bu bir sonraki adımını gerçekten dört gözle bekliyoruz.”

NICER caddy, görevin alt kısmına tutturulmuş iki yedek güneşliğini içeren alüminyum bir kutudur. Güneşliklerin içinde, 12 yama yerine kilitlenmiştir. Astronotlar, NICER’in termal kalkanlarındaki hasarı gidermek için gelecekteki bir uzay yürüyüşü sırasında yanlarında tam caddy tertibatını götürecekler. Görevin istasyonun gündüz saatlerinde normal çalışma durumuna dönmesini sağlayacak olan en büyük hasar alanlarına beş yama yerleştirecekler. Kaynak: NASA/Sophia Roberts

Nötron Yıldızı İç Kompozisyon Kaşifi (NICER), Uluslararası Uzay İstasyonu’nda (ISS) bulunan ve pulsarlar da dahil olmak üzere nötron yıldızlarını incelemeye odaklanan bir X-ışını astronomi aletidir. NASA’nın Kaşifler Programı’nın bir parçası olan NICER, yoğun iç kısımlarına ilişkin anlayışımızı geliştirmek için nötron yıldızlarının aşırı fiziksel özelliklerini ölçmeyi amaçlamaktadır. Ayrıca, pulsarUzay araçları için uzay tabanlı navigasyonun geliştirilmesi ve bilimsel bulgularının pratik uygulamalarının gösterilmesi.