Il telescopio James Webb Space Telescope (JWST), annunciato nel lontano 2009 è ora finalmente pronto per il lancio che avverrà a dicembre e nei mesi successivi aprirà nel cielo il suo occhio di 6,5 metri di diametro.
JWST, un progetto congiunto della NASA, dell’Agenzia spaziale europea e dell’Agenzia spaziale canadese, osserverà alcune delle galassie più antiche dell’universo, catturerà immagini di nuovi pianeti e di sistemi solari che si formano intorno a lontane stelle e sonderà persino i pianeti del nostro sistema in nuove immagini straordinariamente dettagliate.
Il telescopio più ambizioso e costoso mai costruito, il James Webb vale 10 miliardi di dollari è ottimizzato per osservare la luce infrarossa, il migliore per studiare oggetti dell’universo più antico e lontano.
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“Stavamo aspettando un osservatorio come questo da un po'”, afferma Knicole Colon, vice scienziato del progetto per la scienza degli esopianeti per JWST. “Webb vedrà indietro fino alle primissime galassie, il più indietro possibile nel tempo, e la sensibilità del telescopio ci permetterà di vedere più in profondità nelle atmosfere degli esopianeti di quanto non abbiamo mai visto”.
Per evitare contaminare provocate dal calore del Sole e della Terra, Webb volerà in un punto panoramico a 1,5 milioni di chilometri dal nostro pianeta, dove dispiegherà uno schermo solare delle dimensioni di un campo da tennis per una protezione aggiuntiva.
Questa manovra delicata, così come il dispiegamento dei suoi specchi primari e secondari, deve andare alla perfezione: inviare astronauti a riparare il telescopio, come è successo con Hubble, non è un’opzione.
“Sono estremamente fiducioso che i nostri ingegneri abbiano davvero fatto un ottimo lavoro nel testare tutto ciò che possono eventualmente testare”, afferma Heidi Hammel, uno scienziato interdisciplinare per JWST. “A un certo punto devi solo pescare o tagliare l’esca. Siamo pronti per partire”.
Ora che il telescopio spaziale James Webb della NASA è arrivato sano e salvo al suo sito di lancio nella Guyana francese, sulla costa nord-orientale del Sud America, i team tecnici hanno iniziato a fare progressi sulla lista di controllo finale dei preparativi prima del decollo entro la fine dell’anno.
I preparativi dovrebbero durare 55 giorni dall’arrivo dell’osservatorio via nave al giorno del varo
Dopo che James Webb è arrivato alle strutture della Arianespace nella Guyana francese, i tecnici del controllo della contaminazione si sono assicurati che l’osservatorio fosse pulito e privo di contaminanti dopo il suo viaggio di 11mila chilometri.
Gli ingegneri hanno eseguito una serie finale di test elettrici e funzionali e hanno verificato la configurazione meccanica per garantire che la consegna sia avvenuta senza intoppi.
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Un equipaggio addestrato in speciali tute ignifughe ha iniziato il test di due settimane di caricamento del veicolo spaziale con il carburante idrazina e l’ossidante di azoto tetrossido di cui avrà bisogno per alimentare i suoi propulsori a razzo per mantenere la sua orbita.
Webb si sposterà nel vicino edificio di integrazione del veicolo per essere sollevato e montato sopra il razzo “Ariane 5“. Gli ultimi pochi elementi “etichetta rossa” di rimozione prima del volo vengono rimossi e vengono installati alcuni elementi rimanenti “etichetta verde” di aggiunta prima del volo.
Successivamente a questi processi, la carenatura del razzo verrà sollevata posizionata e bloccata, a significare la conclusione di un lungo viaggio. A questo punto, Webb sarà quasi pronto per il lancio dallo spazioporto europeo, noto anche come Guiana Space Center (CSG).
Come veicolo di lancio completamente integrato con Webb come carico utile, il razzo Ariane verrà lanciato sulla piattaforma di lancio pochi giorni prima del lancio
Gli ingegneri monitorano il razzo tramite collegamenti elettrici che vanno dalla sala di controllo del carico utile al pad attraverso un attacco ombelicale al veicolo che si separerà al decollo.
Poche ore prima del decollo, il razzo verrà caricato con idrogeno liquido e ossidante a ossigeno liquido. Circa mezz’ora prima del lancio, gli ingegneri nella sala di controllo del carico utile commuteranno il veicolo spaziale dall’alimentazione elettrica esterna alla batteria di bordo del veicolo spaziale.
Il lancio di Webb sarà un momento cruciale per la NASA ed i suoi partner
l’ESA (Agenzia spaziale europea) e l’Agenzia spaziale canadese (CSA), ma è solo l’inizio. I successivi 29 giorni saranno un periodo emozionante ma straziante. Migliaia di parti devono funzionare correttamente, in sequenza, per dispiegare Webb e metterlo nella sua configurazione finale, il tutto mentre vola da solo attraverso la distesa dello spazio, verso una destinazione a quasi un milione di miglia di distanza.
Cosa attende James Webb:
I 29 giorni critici di Webb al limite iniziano con il decollo. Dopo 206 secondi di volo, ad un’altitudine di circa 140 chilometri sopra l’atmosfera, le due metà della carenatura del razzo che protegge l’osservatorio durante la salita sono separate da un sistema pirotecnico con molle che espongono l’osservatorio allo spazio.
Le squadre di terra si aspettano di ricevere comunicazioni da Webb poco dopo la separazione. James Webb si separerà quindi dal veicolo di lancio quasi 28 minuti dopo il lancio, e da questo punto il team di terra presso lo Space Telescope Science Institute di Baltimora avrà il pieno controllo, per iniziare la sequenza più complessa di schieramento mai tentata in una singola missione spaziale.
Il primo dispiegamento di Webb, l’estensione del suo array solare, avverrà tra 31 e 33 minuti dopo il decollo, interrompendo il consumo della batteria interna dell’osservatorio fornendo quasi 2 kilowatt di energia per guidare i sistemi elettrici e l’avionica del veicolo spaziale.
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Per consentire la comunicazione a terra con la massima velocità di trasmissione dei dati attraverso il Deep Space Network (DSN) della NASA, la piattaforma di antenna a medio e alto guadagno di bordo verrà dispiegata entro due ore.
Dopo 12,5 ore dal lancio, Webb attiverà i suoi propulsori, eseguendo la prima di una serie di correzioni di rotta critiche che invieranno l’osservatorio verso la sua destinazione finale in orbita. L’osservatorio passerà la Luna quasi due giorni e mezzo dopo il lancio, più velocemente del tempo impiegato dagli astronauti dell’Apollo per raggiungere l’orbita lunare.
Il primo grande dispiegamento di Webb
L’estensione del telaio del parasole noto come struttura a pallet unificata, si spiegherà quasi tre giorni dopo il lancio, aprendo l’osservatorio per continuare a espandersi. Questa rappresenta l’inizio di tutte le principali implementazioni ed è previsto che occorrano circa cinque ore prima che i pallet anteriori e posteriori si spieghino completamente.
Quattro giorni dopo il lancio, una torre dispiegabile si estenderà per separare gli specchi e gli strumenti del telescopio dal bus spaziale. Questa separazione isola efficacemente il telescopio dalle vibrazioni e dal calore di conduzione provenienti dal bus del veicolo spaziale. Questa estensione consente al resto dei componenti dispiegabili più grandi di Webb, come il parasole e lo specchio primario, di avere spazio sufficiente per eseguire successivamente la propria sequenza di movimenti complessi.
Le implementazioni della membrana parasole iniziano formalmente circa cinque giorni dopo il lancio, poiché le coperture speciali che proteggono il parasole durante la salita verranno eliminate.
Successivamente, si verificherà un momento critico nella missione quando tutti i 107 meccanismi di rilascio del parasole, o speciali perni che tengono bloccati in posizione i cinque strati del parasole, devono esplodere al momento giusto sfilarsi e liberare le membrane.
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Dopo che tutti i perni del parasole saranno stati rimossi con successo, due ali, note come bracci intermedi, si estenderanno per estrarre ciascuno degli strati del parasole nella loro caratteristica formazione a diamante quasi un giorno dopo.
Dopo il completo dispiegamento, ciascuno dei cinque strati viene tensionato e separato mediante speciali pulegge e sistemi di motori. Si prevede che il dispiegamento e il tensionamento del parasole si concluderanno tra gli otto ed i nove giorni dopo il decollo, ma possono essere rallentati per aggirare eventuali problemi imprevisti se si verificassero.
Al termine del tensionamento del tettuccio, viene dispiegato uno speciale radiatore dietro lo specchio primario per aiutare a raffreddare gli strumenti scientifici.
Successivamente, si apre l’ottica di Webb e il nuovo occhio della NASA sul cosmo
Il dispiegamento del telescopio inizia aprendo e agganciando in posizione il treppiede che sostiene lo specchio secondario e si prevede che si concluda due ore dopo il decimo giorno dopo il decollo. Lo specchio secondario è uno degli strumenti più importanti del telescopio, essenziale per il successo della missione.
Questo specchio circolare più piccolo svolge un ruolo importante nel raccogliere la luce dai 18 specchi primari di Webb in un raggio focalizzato.
Specchio primario
L’implementazione è prevista per iniziare il 12° giorno, con i pannelli laterali dello specchio, ciascuno contenente tre segmenti principali dello specchio, che impiegheranno quasi tre ore per estendersi e agganciarsi in posizione. Dopo 13 giorni, le implementazioni su larga scala di Webb dovrebbero concludersi con il bloccaggio delle ali dello specchio primario, rivelando il telescopio in tutto il suo splendore.
Un processo di 10 giorni in più fasi per spostare tutti i 18 segmenti di specchi primari fuori dalla loro configurazione di lancio inizierà dopo che le ali degli specchi saranno agganciate e si concluderà il giorno 25.
Per iniziare a mettere a punto gli specchi, 126 attuatori estremamente precisi sul retro degli specchi posizionerà e piegherà o fletterà sottilmente ogni specchio in una prescrizione specifica, un processo che richiederà mesi.
Il 29° giorno, Webb attiverà nuovamente i suoi propulsori per inserirsi nella sua orbita finale al secondo punto di Lagrange, o L2, a quasi un milione di miglia dalla Terra, concludendo formalmente la sequenza di dispiegamento più difficile e complessa mai tentata nello spazio.
