James Webb in posizione, riceve i primi fotoni

Lanciato nello spazio proprio il giorno di Natale, il 25 dicembre 2021, il telescopio spaziale James Webb è arrivato a destinazione. Da qualche giorno è nei pressi del cosiddetto punto lagrangiano L2.
Ha visto la “prima luce”, al momento usata solo per perfezionare la calibrazione degli specchi.
Ora passerà mesi a raffreddarsi, sistemare gli specchi e prepararsi alla missione scientifica.

James Webb correttamente inserito in orbita

Lo scorso 24 gennaio, a circa un mese dal lancio, il James Webb è giunto alla sua destinazione e si è inserito in orbita.

Svolgerà la sua missione da uno dei punti di Lagrange, L2, che si trova oltre l’orbita della Terra, più distante dal Sole di circa 1,5 milioni di chilometri.
Un punto comodo per svolgere missioni spaziali: garantisce che il telescopio resti in un intorno della sua posizione, al più con l’aiuto di piccole correzioni di rotta.

punti di lagrange
Esistono diversi punti di equilibrio, alcuni stabili altri metastabili, in un sistema a 3 corpi. La soluzione fu trovata dal matematico e astronomo Joseph-Louis Lagrange, da cui prendono il nome questi punti.

È filato tutto liscio finora, anche troppo. Tanto che dalla Nasa raccontano di come qualcuno abbia avuto l’impressione di aver sopravvalutato i rischi e la delicatezza delle operazioni preliminari.

Invece no. La missione che, – ricordiamolo –, è partita con ritardo di anni per la cura maniacale con cui è stata preparata, è davvero un’impresa tecnologicamente straordinaria. Le preoccupazioni di scienziati e ingegneri non erano esagerate!

Le fasi, finora

James Webb è il più grande telescopio spaziale mai costruito. Per essere lanciato nello spazio è stato concepito in grado di essere ripiegato su se stesso.

Lo strumento, da oltre 10 miliardi di dollari, prima ancora di cominciare a lavorare ha dovuto quindi dispiegarsi e assumere la configurazione finale.

Un’animazione che mostra le varie fasi del dispiegamento del James Webb Space Telescope.
Animazione: Nasa’s Goddard Space Flight Center

Nelle prime ore dopo il lancio ha dispiegato i pannelli solari e l’antenna. Nella prima settimana ha esteso i supporti per i pannelli dello scudo termico. Subito dopo, centinaia di piccoli motori hanno pian piano governato l’apertura e la messa in tensione di questo scudo. 5 teli grandi come un campo da tennis (circa 21×14 metri) dello spessore di centesimi di millimetro: se non è un’impresa titanica dispiegare perfettamente questi pannelli, non so cosa possa esserlo!

È incredibile se si pensa che tutti questi delicatissimi passaggi necessari a sistemare lo scudo termico hanno visto coinvolte così tante persone durante i vari test sulla Terra ma poi si sono svolti in completa autonomia nello spazio!
Nel video, un test condotto a luglio 2014 da Northrop Grumman a Redondo Beach, in California.
Video: Northrop Grumman.

Nella seconda settimana dopo il lancio, lo specchio primario si è ricomposto. Ha aperto le ali destra e sinistra, ognuna fatta da 3 tasselli esagonali che si sono aggiunti agli altri 12 centrali.
Lo specchio secondario inoltre è sceso dalla sua posizione di lancio per sistemarsi di fronte al primario.

Le fasi, da adesso in poi

Ora che il telescopio è nella corretta configurazione e nella giusta posizione in orbita, quel che resta da fare sono gli aggiustamenti di fino.

Il riscaldamento è stato disattivato: serviva a evitare la formazione di eventuale ghiaccio.
Sono stati accesi tutti gli strumenti.
Il telescopio, che osserva in infrarosso, è estremamente sensibile al calore: dovrà quindi raffreddarsi il più possibile prima di cominciare la missione scientifica. Gli strumenti che lavorano nel vicino infrarosso, NIRCam, NIRSpec e FGS/NIRISS, dovranno arrivare ad una temperatura tra circa -234 e -236 gradi centigradi. Lo strumento che lavora nel medio infrarosso, MIRI, dovrà essere tenuto quasi allo zero assoluto, a – 267 gradi centigradi, per osservare senza problemi.
Il processo di raffreddamento durerà mesi, intanto però si può cominciare a lavorare sui tasselli dello specchio principale, che vanno tutti perfettamente allineati.

Allineamento degli specchi

L’idea di usare degli specchi a tasselli per formare uno specchio risultante esteso seppur leggero è vecchia quasi un secolo. Cominciò a pensarci Guido Horn d’Arturo nel 1932, sviluppando il primo prototipo negli anni ‘50 del secolo scorso. Adesso è la prassi per la costruzione dei grandi telescopi.

Tutti i tasselli devono però avere la corretta inclinazione per permettere di ricostruire un’unica immagine. Devono dirigere con estrema precisione la luce, che su essi si riflette, verso lo specchio secondario.

Webb’s Golden Mirror Wings Open One Last Time on Earth
Tecnici al lavoro per controllare il meccanismo che ripiega e dispiega le ali dello specchio primario, nella sala di controllo dei test di Webb a Northrop Grumman, a Redondo Beach, in California.
Foto: Nasa/Chris Gunn

Attualmente il gruppo di ricerca che controlla il James Webb sta proprio lavorando su questo. Il telescopio ha puntato una stella brillante nella costellazione dell’Orsa Maggiore. La stella, HD 84406, è ben più brillante di quel che in futuro osserverà il James Webb per la sua missione scientifica. In questo momento occorre appunto una sorgente bella luminosa per calibrare lo strumento.

I 18 tasselli dello specchio primario del James Webb devono essere mossi uno per uno per poter consentire una messa a fuoco ottimale.
Per darti un’idea della precisione di questa messa a punto, è come se avessi un piano grande come due campi da pallavolo affiancati da inclinare con la precisione pari allo spessore di un foglio di carta da stampante.

Non crederai mica che sia un’avventura grossolana osservare le prime galassie che si sono formate nell’universo lontane miliardi di anni luce, no?

Ti stai chiedendo quando finalmente il telescopio spaziale James Webb comincerà la sua vera missione scientifica? Beh, non prima della prossima estate. Ma, intanto, c’è ancora molto da fare!

C’è qualcosa che ti incuriosisce in particolare riguardo la missione del James Webb? Ad esempio, di che materiale sono fatti gli specchi, o i pannelli dello scudo termico? Oppure ancora cos’è il famigerato punto L2?
Chiedimelo nei commenti: sono prontissima a scriverne! 😉


Immagine di copertina: vista frontale del James Webb, foto Nasa.


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