詹姆斯韦布望远镜的镜片是如何调整位置的?
首先来点老生常谈:在发射之后JWST的18块镜片都可以独立移动,以此拼接成一块完整的镜面。每个镜片的位置和朝向由6个相同的促动器组成的“六轴平台”负责,它们组合在一起可以控制镜片的三个平动方向和三个转动方向。相信很多人对这种设计并不陌生,例如FAST的馈源舱就可以看作一个巨大的六轴平台。
但让这些促动器堪称黑科技的,是它们的技术参数,以及精妙的实现方式。这些促动器可以让镜片在6度的范围内摆动,相当于22mm的行程,但是调整的步长却只有7.7nm,中间相差超过6个量级。想象一根尺子,上面有三百万根刻线,这把尺子会是什么样?
如果让大家猜测的话,可能有的人会说用压电材料,有人会说音圈电机也可以,这些是常见的技术了。不过在JWST上,还有一个关键的技术要求:在断电后能保持原来的位置。这是因为望远镜是在极低的温度下运行,任何耗电的设备都会发热,对望远镜的温控会造成巨大的负担。
所以工程师还是采用最传统的机械结构来实现看似不可能的要求。不光做到了,还只用*一台*步进电机就实现了跨越6个量级的微调。是不是很神奇?
显然,为了实现如此大的行程和如此精确的微调,每套促动器需要分为粗调和微调两个部分。两个部分串联在一起,粗调负责大行程,微调负责高精度。粗调部分没什么特殊的,就是一个非常精密的螺杆,将步进电机的旋转转化为伸缩。
而精调部分就比较精巧了。首先,步进电机安装在一个偏心的轴承上,随着电机的旋转,轴承会有大约1mm的上下摆动。电机上有一个60:1的减速器,这样转一圈大概是1440步,所以这种上下摆动的分辨率大概到了微米量级。而这还不够,还需要把这个摆动继续缩小。
这个1mm的摆动传导到一个A形架子的中心。可以想象这个A形架是一套连杆组成的系统,当两个脚固定的时候,中心横杆的长度如果有改变,A字尖端的高度就会有相应变化,不过幅度小得多。就这样,一个大范围的运动就转换成了一个小范围的运动。把偏心轴承安装在A形架的横杆位置,镜片安装在尖端位置,通过这套机构,可以把运动减小一百倍,所以我们就从微米级的精度来到了纳米级。当然这里的A形架都是一整块材料做成的,完全靠材料的弹性形变来进行上述的运动。
那么,如此迥异的两个机构是如何只通过一台电机控制的呢?通过特殊的“离合器”。乍看上去是两个相同的齿盘,只不过——两个齿盘上都只有一个齿。上部带动下部旋转时,可以向一个方向正转,而一旦上部开始反转,需要反转大概一整圈,下部才会开始反转。
而粗调与精调的区别,就在这反转的一圈之内。电机和精调安装在上部,粗调安装在下部。需要粗调时,电机带动下部的粗调旋转,这时精调虽然也在旋转,但只是一上一下的往复运动而已。一旦粗调结束,电机就开始反转,这时候就只有精调在运动,粗调自然就停在原来的位置了。因为精调是由偏心轴承带动的,只需要半圈就可以调整到任何想要的位置。
就这样,不需要任何额外的活动部件,只靠电机的正反旋转,就可以实现粗调和精调的选择。一旦调整到位,由于各部分之间的摩擦力,促动器就固定在最终的位置。只需要把电机断电,就不会产生任何热源干扰望远镜的观测了。
首先来点老生常谈:在发射之后JWST的18块镜片都可以独立移动,以此拼接成一块完整的镜面。每个镜片的位置和朝向由6个相同的促动器组成的“六轴平台”负责,它们组合在一起可以控制镜片的三个平动方向和三个转动方向。相信很多人对这种设计并不陌生,例如FAST的馈源舱就可以看作一个巨大的六轴平台。
但让这些促动器堪称黑科技的,是它们的技术参数,以及精妙的实现方式。这些促动器可以让镜片在6度的范围内摆动,相当于22mm的行程,但是调整的步长却只有7.7nm,中间相差超过6个量级。想象一根尺子,上面有三百万根刻线,这把尺子会是什么样?
如果让大家猜测的话,可能有的人会说用压电材料,有人会说音圈电机也可以,这些是常见的技术了。不过在JWST上,还有一个关键的技术要求:在断电后能保持原来的位置。这是因为望远镜是在极低的温度下运行,任何耗电的设备都会发热,对望远镜的温控会造成巨大的负担。
所以工程师还是采用最传统的机械结构来实现看似不可能的要求。不光做到了,还只用*一台*步进电机就实现了跨越6个量级的微调。是不是很神奇?
显然,为了实现如此大的行程和如此精确的微调,每套促动器需要分为粗调和微调两个部分。两个部分串联在一起,粗调负责大行程,微调负责高精度。粗调部分没什么特殊的,就是一个非常精密的螺杆,将步进电机的旋转转化为伸缩。
而精调部分就比较精巧了。首先,步进电机安装在一个偏心的轴承上,随着电机的旋转,轴承会有大约1mm的上下摆动。电机上有一个60:1的减速器,这样转一圈大概是1440步,所以这种上下摆动的分辨率大概到了微米量级。而这还不够,还需要把这个摆动继续缩小。
这个1mm的摆动传导到一个A形架子的中心。可以想象这个A形架是一套连杆组成的系统,当两个脚固定的时候,中心横杆的长度如果有改变,A字尖端的高度就会有相应变化,不过幅度小得多。就这样,一个大范围的运动就转换成了一个小范围的运动。把偏心轴承安装在A形架的横杆位置,镜片安装在尖端位置,通过这套机构,可以把运动减小一百倍,所以我们就从微米级的精度来到了纳米级。当然这里的A形架都是一整块材料做成的,完全靠材料的弹性形变来进行上述的运动。
那么,如此迥异的两个机构是如何只通过一台电机控制的呢?通过特殊的“离合器”。乍看上去是两个相同的齿盘,只不过——两个齿盘上都只有一个齿。上部带动下部旋转时,可以向一个方向正转,而一旦上部开始反转,需要反转大概一整圈,下部才会开始反转。
而粗调与精调的区别,就在这反转的一圈之内。电机和精调安装在上部,粗调安装在下部。需要粗调时,电机带动下部的粗调旋转,这时精调虽然也在旋转,但只是一上一下的往复运动而已。一旦粗调结束,电机就开始反转,这时候就只有精调在运动,粗调自然就停在原来的位置了。因为精调是由偏心轴承带动的,只需要半圈就可以调整到任何想要的位置。
就这样,不需要任何额外的活动部件,只靠电机的正反旋转,就可以实现粗调和精调的选择。一旦调整到位,由于各部分之间的摩擦力,促动器就固定在最终的位置。只需要把电机断电,就不会产生任何热源干扰望远镜的观测了。
香氛洗护 | 当三千烦恼丝遇上法国五月玫瑰
笨小孩应该是我这种,遗传也是笨得让人心疼。
爸爸的发丝粗硬,妈妈的天生卷曲,全集于我一身,日常护理比普通女孩子更是多花几倍心思。
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现在看似平平无奇的直发,其实是负离子直发的作品。
拉直虽然改变了原本蓬乱的发型,但发丝本身的粗糙却丝毫未减,
长期烫发令发质更干枯脆弱,需要加倍呵护。
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我的tony老师建议选用含精油的洗发水,滋润同时还可以强韧发丝,增加垂感。
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最终选择了这款柏娜露洗发水,它有添加多达10种天然植物精油,和摩洛哥坚果油打底的天然洗净成分,泡沫丰富细腻,洁净同时能深层滋样发丝和头皮,修复受损发质,对抗毛躁。这完全截中我的需求。
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除此之外,它的香味也让我开始享受洗护发丝的过程。清冽的玫瑰花香包裹着泡沫,充斥在整个温暖的浴室,紧绷的人放松下来,一张一弛间,更加留恋这份短暂的美好。
如此天然的玫瑰花香,是用每300朵法国格拉斯的5月玫瑰提取一滴玫瑰的精油,每一道工序都是匠人们手工制作。不是艳丽张扬的玫瑰,糅合麝香演绎一种温柔和沉稳,是有力量感的木质玫瑰香。
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新年前我又做了一次直发,起初发梢脆弱易折断。持续使用柏娜露一个月,发丝更强韧富有弹性和垂感,拍摄发丝飞扬的照片也没有压力。
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除了严选洗护产品,再分享点保持柔顺的吹发小技巧。使用大功率的吹风机吹风,温度选中档(避免过热损伤),热风吹至八成干时改用凉风(以闭合毛鳞片),这样吹的头发更柔顺富有光泽。
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新年同学聚会,许久不见的老同学看见我都惊讶,当年外号爆炸头的女孩,如今一头飘逸柔顺的直发,光泽富有弹性。
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#洗发水#
笨小孩应该是我这种,遗传也是笨得让人心疼。
爸爸的发丝粗硬,妈妈的天生卷曲,全集于我一身,日常护理比普通女孩子更是多花几倍心思。
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现在看似平平无奇的直发,其实是负离子直发的作品。
拉直虽然改变了原本蓬乱的发型,但发丝本身的粗糙却丝毫未减,
长期烫发令发质更干枯脆弱,需要加倍呵护。
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除此之外,它的香味也让我开始享受洗护发丝的过程。清冽的玫瑰花香包裹着泡沫,充斥在整个温暖的浴室,紧绷的人放松下来,一张一弛间,更加留恋这份短暂的美好。
如此天然的玫瑰花香,是用每300朵法国格拉斯的5月玫瑰提取一滴玫瑰的精油,每一道工序都是匠人们手工制作。不是艳丽张扬的玫瑰,糅合麝香演绎一种温柔和沉稳,是有力量感的木质玫瑰香。
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hario限定树脂v60蜜桔色,比普通款的02号橙色饱和度更高、更好看,接近琥珀的色泽。对比了陶瓷版的v60,树脂的肋骨更加突出且分明,由于树脂材质吸热相对较少,在萃取时更容易保持滤杯中理想的咖啡液温度。
以及很开心收到奈良美智的新书《始于空无一物的世界》。
#手冲咖啡[超话]##奈良美智[超话]#
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