图1 “宇宙峭壁”是7600光年外年轻恒星出身的地方，由JWST望远镜的近红皮毛机聚焦拍摄得到
JWST必须知足前所未有的热稳定性哀求，以最大限度地减少其形状的变革，它的一壁由于面对太阳而变热，而另一壁则必须在超低温下事情。诺斯罗普·格鲁曼公司作为JWST太空望远镜总承包商，公司项目经理Bob Hellekson指出：看到JWST发回的图像，而这在一定程度上是通过利用我们团队为这次任务开拓的创新高模量碳纤维复合股料技能而实现的，真是令人惊异。这项技能使环球一流的、纳米尺寸稳定、可折叠、可支配和高质量的望远镜成为可能，并开启了天文学的新时期。
诺斯罗普·格鲁曼公司的复合股料小组为JWST太空望远镜供应了以下硬件：
主镜背板支撑构造（Primary Mirror Backplane Support Structure，PMBSS），或背板和机翼构造；赞助镜支持杆（Secondary Mirror Support Struts，SMSS）；赞助后视镜安装组件（Secondary Mirror Mount Assembly ，SMA）；星跟踪器支持组件（Star Tracker Support Assembly ，STSA）；可展开式塔架组件（Deployable Tower Assembly，DTA）；遮阳板侧吊杆；遮阳板撑杆；航天器总线系统推进舱；集成科学仪器模块构造（Integrated Science Instrument Module ，ISIM）JWST太空望远镜有两个紧张部分，ISIM/光学望远镜元件（Optical Telescope Element，OTE）或OTIS和航天器总线（图2）。JWST望远镜的OTIS部分包含望远镜直径6.5米（m）的主镜，二次反射镜和望远镜是任务关键的光学设备和科学仪器。
图2 JWST紧张组成部分示意图
JWST的背板紧张利用M55J高模量碳纤维复合股料制成，高约7.3米，宽约6.1米（图3），背板支撑的重量是其自身重量的三倍多。PMBSS复合股料构造也被称为JWST的脊柱，它支撑着约3311公斤的镜子、望远镜光学仪器和其他OTIS组件（图4）。
图3 图中蓝色部分是JWST的M55J碳纤维复合股料背板，位于主镜后面
图4 JWST的背板是一个大型复合股料构造，可支撑6吨仪器、镜子和望远镜组件
背板构造的一个紧张设计寻衅是哀求OTIS在超低温下保持静止和稳定，否则光学设备无法最佳事情。为了实现这一壮举，背板的材料在事情温度范围内不能膨胀或紧缩超过38纳米(nm)的均方根(RMS)，这种可控范围大约是人类头发直径的1/1000。
基于此，科研职员设计了一种新的复合股料层压板，以知足从室温到大约零下223°C至零下243°C（30-50开尔文温度）的这种极为苛刻的热膨胀系数（CTE）规范。Hellekson先容：在这个事情温度范围内，材料尺寸必须掌握在38nm的RMS范围内，偏差范围为±0.15 k，背板必须足够坚固，能够承受发射时的振动和应力，但也要足够灵巧，能够应对低温下可能发生的紧缩和构造载荷（图5）。
图5 当一个机器臂安装18个主镜中的第一个时，Webb复合股料背板打开到它全部宽度，镜面上覆盖一层玄色保护层
大多数JWST的复合股料都须要进行大量的复合股料联合开拓测试。美国国家航空航天局NASA戈达德航天翱翔中央(GSFC)韦伯望远镜经理Lee Feinberg表示，对付背板和仪器载体来说，一个独特的哀求是证明在JWST支配的科学模式下达到的极度低温下连接的完全性和强度。 Feinberg说：“所有的复合股料都事情得非常好。望远镜的稳定性超出了预期。”
诺斯罗普·格鲁曼公司的复合股料团队创造，不同材料对地球大气层和太空温度变革的反应不同，将碳纤维与钛和因瓦合金配件和接口连接也能使背板具有稳定的强度。复合股料零件在5K（靠近绝对零度）的低温室中组装提高行了测试，并丈量了尺寸的变革（图6）。
图6 经由大约100天的低温测试后，JWST离开了美国宇航局位于德克萨斯州休斯顿的热真空测试室
DTA构造（图7）有助于将望远镜和仪器安装在火箭整流罩内，并具有可接管的发射重心，然后在发射后，当JWST过渡到其支配配置时，DTA将望远镜反射镜和仪器抬离航天器。它从装载收起高度的1.7米延伸到完备展开高度2.9米。它由两个大型伸缩管组成，紧张由轻质高模量碳纤维复合股料制成，选择这种材料是为了使冷望远镜与热航天器隔热。
图7 该高模量碳纤维复合股料支配塔部件可在发射过程中为JWST供应稳定性，后来将望远镜提升并阔别航天器总线
航天器总线构造
JWST的这一部分包括遮阳板，它对付保持望远镜科学仪器对来自太阳、地球和月球的光和热至关主要，这样它们就可以在大约50K的阴郁中事情。它还包括航天器总线构造，个中包括制导、导航和通信系统。对付JWST这部分构造而言，选择复合股料紧张是由于它们重量轻，而不是由于它们在低温下的性能。
对付五层、21米长、14米宽的遮阳板，部件材料的选择在2008年初JWST的初步设计审查中完成。最初，M55J高模量碳纤维当选为9米长的遮阳板单元托盘构造（UPS）和其他支持大面积Kapton材料的部件，这些材料可以阻挡热量、光芒和红外辐射到达OTIS。然而，在经由关键的设计审查后，美国宇航局认为须要大幅降落JWST的质量，这使得几个主要子系统的材料发生了变革，包括终极由M60J高模量碳纤维制成的遮阳UPS，由于大型UPS构造急迫须要轻量化、刚性和抗蠕变。
T300碳纤维复合股料层构成了Sunshield太阳盾的5米中臂组件（ Mid-Boom Assemblies，MBA），这些部件被放置在一系列带有加强环的伸缩管中。
UPS和MBA构造必须在其收起状态下携带遮阳膜进行发射，然后在轨道上展开和拉紧膜，现在在JWST的五到十年寿命中保持这种张力。它们必须在温度>100°C时承受连续波折载荷，同时保持薄膜位置稳定。
根据JSWT航天器构造和机器卖力人、Matrix Solutions公司总裁Jeff Smallowitz的先容，在航天器总线构造上，STSA是最具寻衅性的复合股料部件。STSA支持三个精确对准的恒星跟踪器，以在天文台网络科学数据时对其进行定向。只管STSA被设计为在靠近室温的温度下运行，但最小的热梯度会扭曲构造并影响天文台的对准。因此，STSA须要超低CTE层压板和隔热罩，以将硬件保持在均匀的温度。
