Kosmoteleskopo James Webb

Kosmoteleskopo James Webb
Kosmoteleskopo James Webb, artista vido.
Lando	Usono Eŭropa Unio  Kanado
Organizaĵo	NASA, EKA, KKA.
Tipo de misio	Infraruĝa astronomio
Lanĉdato	25-a de decembro 2021
Teĥnikaj ecoj
Pezo	Maso : ~ 6 173 kg
Aliaj informoj
Retpaĝaro	Retpaĝo de James Webb Space Telescope (angla)

Logotipo de la lanĉo de JWST

Insigno de la JWST-a misio

Epizodo de podkasto Kern.punkto pri la kosmoteleskopo James Webb

La Kosmoteleskopo James Webb (angle James Webb Space Telescope aŭ JWST, iame nomita « Next Generation Space Telescope ») estas kosma observatorio kunlabore disvolvita de la NASA, de la Eŭropa Kosma Agentejo kaj de la Kanada Kosma Agentejo. Ĝi estas planita kiel la posteulo de la kosmoteleskopo Hubble ekde 2021 por la observoj en transruĝa radiado sed ne permesos observojn en videbla nek transviola lumoj.

Ĝi estas ekipita per spegulo de diametro 6,5 metroj-larĝa, ĝia distingokapablo estas 0,1 arksekundo. Ĝi estos, interalie, uzita por observi la unuajn stelojn kaj galaksiojn formitajn tuj post la Praeksplodo, la formadon kaj evoluon de steloj kaj ilia planeda sistemo, la konsiston de la atmosfero de ekstersunsistemaj planedoj kaj la formprocezo de galaksioj. La datumoj kolektitaj helpos klarigi la vivestiĝon kaj rolon de pezegaj nigraj truoj en galaksioj, klarigi la procezon de planeda formado, determini la proporcion da planedoj kiuj povas enhavi vivon kaj provizi informojn pri la malluma energio.

La laboroj pri la JWST komenciĝis en 1989, sed la projekto spertis multajn ŝanĝojn kaj multajn problemojn pro la teknologiaj defioj kiujn ĝi levis (faldebla primara spegulo, deplojebla kontraŭvarma ŝildo) kaj buĝettropasojn. Ĉi tiuj preskaŭ kondukis al ĝia nuligo en 2011. Nur por NASA, ĝia produktadkosto, kiu estis taksita je 3 miliardoj da usonaj dolaroj fine de la ĝenerala dizajna fazo en 2005, finfine atingis ĉirkaŭ 10 miliardojn da usonaj dolaroj. La lanĉdato, komence fiksita por 2013, estis regule prokrastita ĝis la fino de 2021. En 2002, la projekto prenis la nomon de la dua administranto de NASA, James E. Webb, kiu grande kontribuis al la sukceso de la Projekto Apollo.

La teleskopo estis lanĉata per raketo Ariane 5, de la bazo Kourou en Franca Gujano, kaj estis metata, post unumonata vojaĝo, en orbito ĉirkaŭ la punkto de Lagrange L2 de la sistemo Sun-Tero, situanta ĉe 1,5 milionoj da kilometroj el la Tero, sur la flanko kontraŭa al la Suno. Post 6-monata starta fazo, komenciĝos la kvinjara primara misio, kiu ebligos plenumi la celojn asignitajn al la JWST-teleskopo. La observtempo estas distribuata de scienca komisiono inter la teamoj kiuj kontribuis al la projekto kaj esploristoj el la tuta mondo, per ĉiujara taksado de la kontribuo de siaj proponoj. La JWST portas rezervojn de fuzaĵoj (necesaj por konservi sian pozicion ĉe la Lagrange-punkto) kiuj devus ebligi ĝin funkcii dum almenaŭ dek jaroj.

Historio

Ellaborado

Unuaj skizoj

Artista bildo de la NGST

En 1989, la direktoro de la Space Telescope Science Institute, la centro respondeca pri la operacio de la Kosmoteleskopo Hubble, iniciatis pripenson pri la teleskopo kiu devus ĝin sukcedi ĉirkaŭ 2005 . La raporto rezultanta el la laboro, organizita kun la subteno de NASA, proponis, ke la kosma agentejo studu okmetran diametran teleskopon, observante en la proksima infraruĝo kun pasiva malvarmiga sistemo. La problemoj renkontitaj de Hubble baldaŭ post ĝia lanĉo (1990), la malkresko de la buĝeto de NASA kaj la ŝanĝo en la prezidanteco de Usono provizore ĉesigis la studon de la nova teleskopo, kiu estis nomita "Next Generation Space Telescope"(NGST). La studoj estis relanĉitaj en 1993. Laŭ peto de NASA, la usona astronomia komunumo kreis la "HST and Beyond" komisionon por difini la karakterizaĵojn de la anstataŭonto de Hubble, kiu devis enserviĝi dum la unuaj jardekoj de la sekva jarcento. En 1995, la komitato proponis plilongigi la vivdaŭron de Hubble je kvin jaroj (ĝis 2010) kaj skizis la karakterizaĵojn de ĝia posteulo: ĝi devas inkluzivi spegulon kvar-metran. La sciencaj celoj de la estonta teleskopo estus la studo de la procezo de formado de galaksioj, steloj, planedoj kaj vivo, kun fokuso sur la komencoj de la Universo. La teleskopo nomita Hi-Z devus cirkuli en heliocentra orbito. NASA komisiis unu el ĝiaj establaĵoj, la Goddard Space Flight Center (respondeca pri astronomiaj misioj), plenumi fareblecan esploron.

Fareblecaj esploroj kaj detala difino de la bezonoj (fazo A: 1995-2001)

En junio 1997, NASA elektis la inĝenierajn firmaojn TRW kaj Ball Aerospace por identigi la eblajn teknikajn arkitekturojn kaj fari unuan taksadon de la kosto de la projekto. La fareblecaj esploroj konkludis, ke eblas produkti tian teleskopon kontraŭ kosto de 500 milionoj da usonaj dolaroj, kondiĉe ke la muntado, inkluzive de la instrumentoj, estu fasonita de la sama kompanio. Ĉi tiu lasta kondiĉo montriĝis neaplikebla. La raporto The Next Generation Space Telescope: Visiting The Time When Galaxies Were Young difinis referencan arkitekturon por la teleskopo kaj disponigis la elementojn por la kosmoagentejo por lanĉi aĉetkonkurso al industriaj firmaoj. NASA selektis du firmaojn en 1999, Lockheed Martin kaj TRW, por fari esploron (fazo A) inkluzive de prepara dezajnanalizo kaj kostotakso. La komenco de la kunlaboro de NASA kun la Kanada Kosma Agentejo kaj la Eŭropa Kosma Agentejo (EKA) por la fasonado de instrumentoj tiam okazis. Paralele, simulaĵoj ebligis precizigi la necesan sciencan instrumentadon. Tiam estis antaŭvidite observi galaksiojn kun ruĝenŝoviĝo de 15, kio postulas povi observi en la mez-infraruĝo. Tiuj simulaĵoj reliefigis la bezonon de spektroskopio, ĉar la instrumentoj situantaj sur la Tero ne povas plenumi ĉi-tiun aspekton de observado, pro la sorbado de lumradiado, fare de la atmosfero, de la infraruĝa spektra bando observita de la estonteca teleskopo. De 1997 ĝis 2000, laborgrupo reprezentanta la astronomian komunumon, la Science Working Group, eklaboris pri difino de la ĉefajn sciencajn celojn, kiujn la estonta teleskopo kaj ties instrumentaro, devas povi plenumi. Larĝkampa proksim-infraruĝa fotilo, multobjekta proksim-infraruĝa spektrografo kaj mez-infraruĝa spektrobildilo estis elektitaj. La unuaj teknikaj esploroj estis farataj por ellabori novajn surŝipajn teknologiojn: malaltmasa spegulo, ondofronta detekta kaj kontrola sistemo, infraruĝaj detektiloj kaj peliloj. Fine de 2000, detala analizo montris, ke la kosto de la teleskopo superas je kelkcent milionoj da usonaj dolaroj la ĝis nun antaŭviditan buĝeton. La lanĉo ne estis ebla antaŭ 2008, konsiderante la longecon de la tempo de fasonado de la speguloj. Por redukti la koston, la diametro de la primara spegulo estis reduktita en 2001 al ses metroj.

Selektado de konstruistoj kaj ĝenerala dezajno (fazo B: 2002-2008)

En aŭgusto 2002, NASA elektis la fabrikiston de la kosmoteleskopo por la ĝenerala projektfazo (fazo B): la propono de TRW, asociita por la optika parto kun Ball Aerospace, estis elektita. La saman jaron, TRW estis transprenita fare de Northrop Grumman sekvanta malamikan transaĉetoferton kaj iĝis Northrop Grumman Space Technology. La Jet Propulsion Laboratory estis elektata por la ellaboro de la MIRI-instrumento (Mez-InfraRuĝa Instrumento). En junio 2002, la dizajna tasko de la NIRCam (Near-InfraRed Camera, "Proksim-Infraruĝa Kamerao") estis transdonita al teamo de la Universitato de Arizono. Oni elektis la lanĉilon, kiu devas la teleskopon enorbitigi: la raketo Ariane 5 ECA, por kiu financado estis provizata de la Eŭropa Kosma Agentejo, estas elektita anstataŭ la raketo Atlas V, komence antaŭvidita sed de pli malalta enhaveco. La fasonado de la NIRSpec-instrumento kaj la optika parto de la MIRI-instrumento estis komisiita ankaŭ al Eŭropo, dum la FGS / NRISS-instrumento estis dizajnota de Kanado. Kontraŭ tiuj kontribuoj, al eŭropaj kaj kanadaj sciencistoj estas asignitaj observtempo de 15% kaj 5% respektive.

En septembro 2002, la teleskopo estis renomita James Webb Space Telescope (JWST), en honoro de tiu estra administranto de NASA inter 1961 kaj 1968 dum la Apollo-programo. Li ludis gravan rolon en la sukceso de ĉi tiu projekto. En majo 2021, peticio, subskribita de 1 200 homoj inkluzive de almenaŭ kvar astronomoj, kontraŭis la tiel donitan tributon. Li estas akuzita pro lia partopreno, kiel subsekretario de ŝtato en la Truman-registaro (1949-1952), pri ĉasado de samseksemaj dungitoj sine de la usona administrado, same kiel la ekskludo de dungito de NASA sub lia leĝdona periodo por la sama kialo. NASA respondis en oktobro, ke ĝi faris ampleksan esploron pri la temo en siaj arkivoj kaj tiuj de la registaro kaj ne trovis kialon por ŝanĝi la nomon de la kosmoteleskopo.

Dum ĉi tiu fazo de la projekto, la karakterizaĵoj de la kosmoteleskopo iĝis pli klaraj kaj plu evoluas. La surfaco de la spegulo estis reduktita de 29,4 al 25 m² dum la nombro da elementoj de la primara spegulo iris el 36 al 18. NASA elektis berilio kiel la materialon por la fabrikado de ĉi-tiu spegulo, 6,5 metrojn larĝa laŭ diametro. La kriostato ellaborita de Eŭropo, kiu celis konservi la temperaturon de la detektiloj de la MIRI-instrumento, estis forlasita en favoro de mekanika fridujo fasonita sub usona superrigardo (JPL).

1/6-a skalmodelo de la optika parto produktita en 2005 por validigi la arkitekturon de la estonta teleskopo.

En 2004, la teleskopo eniris fazon de detalaj specifoj kiu finfine daŭris kvar jarojn. La kostoj estis retaksitaj ĉe la fino de ĉi tiu fazo. La evoluo de la plej kompleksaj partoj de la teleskopo (la instrumentoj kaj la 18 segmentoj de la primara spegulo), kiuj postulas longan evolufazon aŭ kiuj uzas ne plene maturajn teknologiojn, komenciĝis en marto 2004, eĉ antaŭ ol NASA donis ĝia aprobo por la konstruado de la teleskopo. En aŭgusto 2006, la instrumentoj NIRCam kaj MIRI pasis la kritikan difinrevizion, kiu ebligis la produktadon de la modeloj komenci. De januaro 2007 ĝis decembro 2008, komisionoj, internaj al NASA kaj eksteraj, reviziis la dizajnon kaj planadon de la projekto. En julio 2008, la ISIM (Integrated Science Instrument Module) strukturo, en kiu la instrumentoj estas enhavitaj, estis liverita al la Goddard kosmofluga centro por serio da testoj. Ili devis kontroli, ke ĝi kapablas elteni la akcelajn fortojn dum lanĉo kaj poste la termikan medion de la kosmo, konservante la instrumentojn en preciza pozicio rilate al la optika parto. Fine de 2008, la usona kosma agentejo, surbaze de la diversaj recenzoj faritaj dum la pasintaj du jaroj, konkludis, ke la dizajno de la kosma teleskopo atingis sufiĉan maturecon por povi lanĉi ĝian fabrikadon. La projekto iris en fazon C (detala difino) kiu antaŭas fazon D (konstruo). La projekto estas parto de la programo Origins, kiu kunigas la aerajn kaj kosmajn astronomiajn misiojn de NASA, kies celo estas studi la originojn de nia universo.

Konstruado

La optika parto plene muntita kun la deplojita stablo de la dua spegulo.

La konstruado de la kosmoteleskopo komenciĝis en 2009 kiam la projekto estis aprobita fare de NASA. Ĝia kosto tiam estas establita je 4.964 miliardoj da usonaj dolaroj, kun laŭplana lanĉdato en junio 2014. La projekto tre rapide malfruiĝis kaj la buĝeto eksplodis. La kialoj de ĉi tiu drivo estas multnombraj: komenca subtaksado de la kosto, organizaj problemoj, disvolviĝo de novaj teknologioj, komplekseco de la provoj de la kompleta sistemo, nekompletaj muntaj proceduroj ĉe la ĉefa entreprenisto, KOVIM-pandemio. Fine, la karakterizaĵoj de la kosmoteleskopo ne estas degraditaj sed livero estas prokrastita al 2021 kaj la kosto de la projekto proksimumas 10 miliardojn da usonaj dolaroj.

Fabrikado kaj testado de komponantoj (2009-2016)

En marto 2010, la JWST pasis la kritikan dezajnorevizion, kies celo estas certigi ke la kosmoteleskopo plenumas ĉiujn sciencajn kaj teknikajn celojn fiksitajn de la specifaro. En novembro 2011, la produktado de la primaraj spegulsegmentoj estis kompletigita. Tiuj ĉi, post polurado, estis kovritaj per maldika tavolo de oro, kaj sukcese spertis kriogenan teston celantan certigi ilian konduton kiam eksponite al la malvarmo de kosmo. En januaro 2012, la Goddard Kosmocentro ricevis la unuajn du sciencajn instrumentojn - la MIRI-spektrometron, funkciantan en la meza infraruĝo, liverita fare de la Eŭropa Kosma Agentejo, kaj la NIRISS (Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph) spektrometro, liverita fare de la Kanada Kosma Agentejo - same kiel la FGS (Fine Guidance Sensor) sistemo, liverita de la sama agentejo. Ball Aeropspace liveris la unuajn tri segmentojn de la primara spegulo al la Goddard Centro, dum Northrop Grumman kaj lia partnero ATK kompletigis la fabrikadon de la centra parto de la strukturo subtenanta la primaran spegulon.

Dum la somero de 2011, la nuligo de la projekto estis pripensata de kelkaj reprezentantoj de la Usona Kongreso. Fine, la projekto evitis nuligon, sed NASA estis ordonata komuniki monate, pri la progreso de la projekto kaj ties kosto. Tamen, la buĝeta parto de la astronomia programo de la kosma agentejo dediĉita al tiu ĉi projekto tiam malhelpis aliajn projektojn, provokante protestojn ene de la astronoma komunumo.

Fine de februaro 2012, la konstruado de la du movaj partoj de la primarspegula subteno estis kompletigita, dum la lastaj du sciencaj instrumentoj, la NIRCam-fotilo kaj la NIRSpec (Near InfraRed Spectrograph) spektrografo, estis liveritaj respektive fare de la Universitato de Arizono kaj la Eŭropa Kosma Agentejo. La konstruado de la platformo, kiu kunigas ĉiujn subtenitajn ekipaĵojn, estis kompletigita en 2014. Grumman produktis skalon 1 inĝenieristikmodelon de la kontraŭvarma ŝildo, por testi ĝian faldadon kaj deplojon. En la sama jaro, la ISIM-modulo, en kiu la kvar sciencaj instrumentoj estis muntitaj, sukcese suferis serion da termikaj testoj, kiuj ebligis kontroli la agadon kaj konduton de la rilata elektroniko. En oktobro 2015, la optika parto de la teleskopo (OTE, Optical Telescope Element), konsistanta el la 18 segmentoj de la primara spegulo, la subtenstrukturo same kiel la sekundara spegulo, estis muntata. En marto 2016, la optika parto kaj la ISIM kaj sciencaj instrumentoj estas siavice muntitaj. La fabrikado de ĉiuj komponantoj estis finata en 2016.

• Muntado kaj testoj
• Testo en vakua kamero en la Kosmocentro Lyndon B. Johnson
• Testo de deplojado de la kontraŭvarma ŝildo

Fina muntado kaj testoj de integriĝo

Fine de 2016, ĉiuj komponantoj (instrumentoj, elektronikaj ekipaĵoj, moviĝantaj partoj) estis individue testitaj, inkluzive de la segmentoj formantaj la primaran spegulon. La projekto eniras en fazon kaj multekosta kaj kompleksa, kiu konsistas el kontrolado de la funkciado de la tuta teleskopo. Pro sia grandeco, la Kosmoteleskopo James Webb ne povis esti elprovita plene muntita sub kondiĉoj similaj al tiuj, kiujn ĝi spertos en la kosmo (kosma vakuo, foresto de gravito, temperaturo) . Sed, male al Hubble kaj malgraŭ la tre alta kosto de ĉi tio operacio, la projektestroj decidis kontroli, en realaj kondiĉoj (krom la foresto de gravito), la tutan optikan ĉenon (de la primara spegulo ĝis la instrumentoj), por eviti anomalion similan al tiu kiu influis la primaran spegulon de Hubble (kiu povis esti korektata, sed tio ne estos ebla por la JWST ĉar la orbito de la teleskopo estas tro malproksime de la Tero). En majo 2017, la aro formita de la optika parto kaj la instrumentoj estis transportita perŝipe al la Johnson Space Center, en Houston (Teksaso). Tie, optikaj testoj estis efektivigitaj en la vakua kamero A de la kosma medio-simulilo. La inĝenieroj sukcesis ĝustigi la primaran spegulon kun la bezonata precizeco, konsiderante la ĉeeston de gravito, kaj ankaŭ akiri bildojn kun la atendata rezolucio. Komence de 2018, la komitato respondeca pri la progreseca revizio notis certan nombron da prokrastoj, precipe el la kontraŭvarma ŝildo kaj la propulssistemo. Por venki la ceterajn problemojn, NASA prokrastis la lanĉon, planitan por majo 2019, al majo 2020, poste al marto 2021. Poste la varmoŝildo, la platformo, la ISIM kaj la optiko ĉe Northrop Grumman estis kondukataj al la Redondo Beach-ejo en Kalifornio por fina muntado kaj integriga testado.

La KOVIM-pandemio, kiu trafis Usonon en la unua duono de 2020, interrompis la ritmon de la laboro de la teamoj. En junio 2020, la lanĉdato, planita por marto 2021, estas prokrastita al la fino de oktobro pro anomalio trafanta la pinton de la raketo Ariane 5. En julio 2020, la kosmoteleskopo sukcese pasis integrigajn testojn ĉe Northrop Grumman. Ĝi estis instalita en ujo ĝuanta kontrolitan medion kaj transportita per ŝoseo al la haveno de Seal Beach (Kalifornio), 40 kilometrojn for. Tie, ĝi estas enŝipigita sur la kargoŝipo MN Colobri, (ro-ro-ŝipo ĉartita de Arianespace por la transporto de Ariane-lanĉiloj kaj satelitoj inter Eŭropo kaj la bazo Kourou), por 15-taga vojaĝo tra la Panama kanalo al la haveno de Pariacabo (Franca Gujano), ne malproksime de la lanĉejo Kourou , kie ĝi alvenis la 13-an de oktobro 2021.

En oktobro 2021, la totalkosto de la kosmoteleskopo estas taksita je 9,7 miliardoj da usonaj dolaroj, inkluzive de 8,8 miliardoj por la fasonado de la teleskopo (2004-2021) kaj 861 milionoj da usonaj dolaroj por operacioj dum la kvin jaroj de la primara misio (2022-2026). Konsiderante inflacion, tio reprezentas ĉirkaŭ 10,8 miliardojn da usonaj dolaroj en 2020. Ĉi tiu sumo ne enkalkulas la partoprenon de la Eŭropa Kosma Agentejo (700 milionoj da eŭroj, aŭ 800 milionoj da usonaj dolaroj) nek tiun de la Kanada Kosma Agentejo (200 milionoj da Kanadaj dolaroj, aŭ 150 milionoj da usonaj dolaroj). Ĉi tio lokas la Kosmoteleskopon James Webb inter la plej multekostaj sciencprojektoj en la historio, proksime al la Granda Koliziigilo de Hadronoj de CERN kaj la Kosmoteleskopo Hubble, ĝia antaŭulo. Kvankam la JWST serioze malhelpis aliajn kosmajn astronomiajn projektojn, konsumante dum 20 jaroj trionon de la koverto asignita al ĉi tiu kampo ĉe NASA, preskaŭ la tuta astronomia komunumo opinias, ke la investo estas pravigita. La teleskopo Hubble, kiu siatempe suferis kostojn kaj prokrastojn de la sama grandordo, nun ĝuas kvazaŭ-unuanimecon, ĉar ĝia rolo en la progreso de la astronomio dum la lastaj tridek jaroj estis gravega. La JWST-teleskopo havas kvalitojn ebligantajn al ĝi kontribui al sciencaj sukcesoj de la sama ordo.

• Pretiga fazo de la lanĉo
• JWST foriras la fabrikejon de Northrop Grumman en Kalifornio
• Alveno al Kourou
• Elpakumado en purĉambro
• Ŝargado de fuzaĵoj

Misio

La teleskopo James Webb estis lanĉata per raketo Ariane 5, el la bazo Kourou en Franca Gujano, kaj estis metita, post trairo de unu monato, en orbito ĉirkaŭ la Punkto de Lagrange L2 de la sistemo Sun-Tero, situanta je 1,5 milionoj da kilometroj de la Tero, sur la flanko kontraŭa al la Suno. Post 6-monata starta fazo inkluzive de aparte delikata disfaldiĝo de ĝia kontraŭvarma ŝildo kaj speguloj, komenciĝos la kvinjara scienca misio, kiu devus ebligi plenumi la celojn atribuitajn al la teleskopo JWST. La JWST portas rezervojn da fuzaĵoj kiuj devas ebligi al ĝi resti en operacio dum almenaŭ dek jaroj.

Lanĉo

La raketo Ariane 5 enhavanta la JWST-on dum la antaŭ-lanĉa etapo, la 23-an de decembro 2021.

La kosmoteleskopo James Webb estis lanĉata de la kosmocentro Kourou en Franca Gujano per raketo Ariane 5 ECA. La lanĉo-prepara kampanjo okazinta sur la retejo daŭris 55 tagojn. Fine de tiu ĉi fazo, la kosmoteleskopo estis metata sub la pinton de la lanĉilo, okupante preskaŭ la tutan internan volumon, 16,19 metrojn alta kaj 4,57 metrojn en diametro. La lanĉfenestro havis malmultajn limojn kaj la lanĉo povis okazi 270 tagojn jare. La ĉiutaga lanĉa fenestro havis varian daŭron, ĝis 90 minutojn kaj ĝenerale estas inter 11h45 kaj 14h UTK, respondante al la fino de la mateno/mezo de la tago en la loka tempo. La 23-an de decembro 2021, la JWST estas planita lanĉiĝi en kosmon efektive la 25-an de decembro 2021 inter 13h20 kaj 13h52 MET.

La lanĉo de la Kosmoteleskopo James Webb prezentis apartaĵojn truditaj de ĝiaj karakterizaĵoj. Por malhelpi iujn postrestantajn aerpoŝojn kaŭzi disŝirado de la fraĝila kontraŭvarma ŝildo kiam la pinto estas malfermita, la 28 ellastruoj, situantaj en ĝi, kiuj disponigas progreseman senpremadon dum la supreniro de la lanĉilo, estis ŝanĝitaj. Pluraj decidoj ankaŭ estis prenitaj por forigi ajnan longedaŭran eksponiĝon de la primara spegulo al la Suno, kiu povus misformi ĝian strukturon. La lanĉo okazis ĉirkaŭ tagmezo tiel ke, dum sia supreniro, la Suno lumigas la nazon de la lanĉilo kaj, kiam la teleskopo estas apartigita, ĝian malantaŭan parton. La lanĉila orientiĝo estis modifita (rulkontrolo) por eviti rekte elmontri la segmentojn de la primara spegulo al la Suno kaj krei varman punkton. Malgraŭ tiuj malmultaj adaptiĝoj, la flugformo malmulte devias de tiu de granda komunika satelito destinita por la geosinkrona orbito. La kosmoteleskopo, kun sia maso de 6,2 tunoj, malpli ol la injektkapacito en orbito de geosinkrona transiro (GTO) de Ariane 5, povis esti facile metita sur sian trajektorion al la punkto de Lagrange L2, ĉar tiu-ci postulas nur malgrandan pluson de rapideco kompare kun la orbito de geosinkrona transiro. 206 sekundojn post ekflugo, tiam la raketo en alteco de 115 kilometroj, la du duonoj de la raketopinto estis forĵetataj kaj la JWST-teleskopo komencis elsendi telemetrion al grundaj regiloj. La apartigo de la JWST de la dua etaĝo de la lanĉilo okazis en alteco de 1.400 kilometroj, aŭ proksimume 30 minutojn post la ekflugo.

Vojaĝo ĝis la punkto de Lagrange L2

La kosmobservatorio tiam komencis sian vojaĝon al sia celloko, la Lagrange L2-punkto, 1.5 milionojn da kilometroj for de la Tero. La lanĉilo metis la teleskopon sur vojon kiu alportas ĝin rekte al sia celo. Dum tiu ĉi transito, la kosmoteleskopo estas orientita tiel ke la varmoŝildo estas intermetita inter la Suno kaj la primara spegulo, ĉar ĝia eksponiĝo kaŭzus deformadon de sia geometrio kiu estus mortiga al la misio. La rapideco komunikita de la lanĉilo estas intencite iomete tro malalta por ke la JWST atingu sian cellokon kaj unuaranga korekto, la plej kritika, postulas funkcii la malgrandajn likvofuzaĵajn raketmotorojn de la JWST dum pluraj horoj. Ĝi estis efektivigata inter 12,5 kaj 20 horoj post lanĉo. Dua manovro estis farata 2,5 tagojn post lanĉo, ĵus antaŭ la komenco de la deplojo de la kontraŭvarma ŝildo. La lasta estis efektivigata 29 tagojn post lanĉo kaj celas enigi la JWST en optimuman orbiton ĉirkaŭ la Lagrange-punkto L2.

Deplojo de la teleskopo

Dum la transito, kiu daŭris ĉirkaŭ unu monato, la malsamaj moveblaj partoj de la teleskopo (spegulo, kontraŭvarma ŝildo, antenoj, sunpaneloj) estis iom post iom deplojataj. Neniu scienca misio antaŭe postulis tian kompleksan sinsekvon de operacioj de ĉi tiu tipo. En la kosmo, mekanikaj movoj ĉiam prezentas riskon ĉar la foresto de gravito ne permesas ilin reprodukti dum provoj faritaj sur la Tero dum la konduto de la mekanismoj estas modifita en la kosmo. Ĉi tiu fazo de la misio estas do aparte kriza. Se ĝi ne estas efektivigita, ĝi povus konduki al kompleta fiasko.

Tuj post la apartigo el la lanĉilo, la sunpaneloj provizantaj la energion estis disfaldataj. Du horojn poste, la sama manovro estis efektivigata por la parabola anteno, kiu ebligas konservi altrapidan komunikan ligon kun la Tero. Aliaj deplojoperacioj ne komenciĝis ĝis 2,5 tagoj post lanĉo kaj kuris dum pluraj tagoj. La unua manovro konsistis el disfaldi la teleskopan maston DTA (Deployable Tower Assembly) kiu kunigas la kontraŭvarman ŝildon, unuflanke, kaj la optikan parton kaj la instrumentojn, aliflanke. La kontraŭvarma ŝildo poste estis deplojata: komandoj estis sendataj por plenumi sekvencon de operacioj kiuj aktivigis 139 cilindrojn, ok motorojn, kaj milojn da aliaj komponentoj por disfaldi kaj streĉi la kvin tavolojn de la kontraŭvarma ŝildo tiel ke ĝi akiru sian finan formon. Post kiam la kontraŭvarma ŝildo estis deplojata, t.e. 10 tagojn post lanĉo, la traboj subtenantaj la sekundaran spegulon pivotis por meti ĉi-lastan en ĝian finan pozicion. La radiatoro de la ISIM-modulo enhavanta la instrumentojn poste estis deplojata. Poste la sekvajn tagojn la flankaj segmentoj de la primara spegulo estis laŭliniigitaj kun la centraj segmentoj. Inter T+15 kaj T+24, la pozicio de la 18 segmentoj konsistigantaj la primaran spegulon same kiel tiun de la sekundara spegulo estis alĝustigata en pluraj paŝoj.

Etapoj de la deplojo de JWST

La ĉirkaŭsuna orbito

Ĉeloke alveninte, la kosmobservatorio enorbitiĝis ĉirkaŭ la Lagrange-punkto L2. JWST ne estas precize ĉe la punkto L2, kiu ne estas stabila: estas pli facile kaj stabile enigi ĝin en orbito ĉirkaŭ la virtuala punkto L2. Tiam la JWST rondiras ĉirkaŭ la Suno tenante la Teron konstante inter la Suno kaj si (proksimume). La ebeno de sia orbito estas perpendikulara al la Tero-Suno-akso kaj al la ebeno de la ekliptiko. En ĉi tiu orbito, kiun ĝi vojaĝas en ses monatoj kun rapido de ĉirkaŭ 1 km/s, ĝia distanco de la punkto de Lagrange varias inter 250.000 kaj 832.000 km, dum tiu kun la Tero oscilas inter 1,5 kaj 1,8 milionoj da kilometroj. Ĝia maksimuma ekskurso super la ekliptika ebeno estas 520.000 km. La orbito estas kalkulita tiel ke la kosmoteleskopo neniam estas en la projekciita ombro de la Tero por eviti la interrompon de sia nura fonto de energio (la sunpaneloj).

Animacio de la orbito de JWST

Startigo

La ekfunkciado ne okazas ĝis ses monatoj post lanĉo, ĉar ĝi postulas ke la optika parto kaj instrumentoj estu malaltigitaj al temperaturo kongrua kun infraruĝaj observaĵoj kaj estu kalibritaj. La temperaturo de la JWST komencas malpliiĝi iom post iom post lanĉo. Tri semajnojn poste, la parto de la teleskopo situanta en la ombro de la kontraŭvarma ŝildo (optiko kaj instrumentoj) atingas sian celtemperaturon (40 K). Necesas cent tagoj el la lanĉodato por ke la detektilo de la MIRI-instrumento atingas sian nominalan temperaturon (7 K) danke al sia mekanika malvarmiga sistemo.

Unu semajnon post enorbitiĝo ĉirkaŭ la L2 Lagrange-punkto, la NIRCam-instrumento sufiĉe malvarmiĝis por povi esti uzata por la spegula liniigo. La inĝenieroj unue certiĝas, ke la bildo atingas la NIRCam-fotilon. Uzante ondfrontan kontrolprocezon kiu dependas de la FGS precizeca gvidsistemo kaj NIRCam, la surteraj regiloj vicigas la segmentojn de la primara spegulo kaj la sekundara spegulo unu post la alia uzante cilindrojn kiuj kuntenas ilin kun sia rako. Ili ĝustigas la kurbiĝon kaj kliniĝon de la segmentoj de la primara spegulo tiel ke la bildo kiu formiĝas sur la fokusa ebeno de la kosmoteleskopo atingas la deziratan kvaliton. Tiam komenciĝas periodo de testado kaj kalibrado de la instrumentoj (MIRI, ktp.) kiu finiĝas ses monatojn post lanĉo. La teleskopo tiam povas komenci sian sciencan mision.

Funkciado

La tuta ĉielo ne povas esti observata en difinita momento, ĉar nepras, ke la detektiloj kaj la optika aro estas tute ŝirmitaj de la radiado de la Suno kaj la Tero per la kontraŭvarma ŝildo. La teleskopo povas libere rotacii je 360° ĉirkaŭ la direkto de la Suno, ĉar la efiko de suna radiado sur la kontraŭvarma ŝildo tiam restas senŝanĝa. Aliflanke, donita la grandeco kaj formo de la varmoŝildo, la angulo inter ĝi kaj la direkto de la Suno (suna alteco) devas esti inter -5 ° kaj 40 °. Pro tiu limo, la observebla zono en antaŭfiksita momento reprezentas proksimume 40% de la ĉiela volbo (Hubble 80%). La orbito de JWST ĉirkaŭ la Suno permesas al ĝi fari observojn de la tuta ĉielo dum almenaŭ 100 tagoj ĉiujare. Ĉielaj objektoj pli proksime al la Suno ol la Tero (Venuso, Merkuro, asteroidoj cirkulantaj en ĉi tiu areo) neniam povas esti observataj.

La JWST-a kontrolcentro estas loĝata de la Space Telescope Science Institute (STScI, "Kosmoteleskopa Scienca Instituto"), situanta en Baltimoro, Marilando. Ĉi tiu organizo estas administrita de la Association of Universities for Research in Astronomy (AURA, "Asocio de Universitatoj por Esplorado en Astronomio") nome de NASA. La STScI ankaŭ respondecas pri selektado de la observaĵoj kaj programado de ili. Ĝi plenumas la saman rolon por la Teleskopo Hubble. La interŝanĝoj inter la Tero kaj la kosmoteleskopo estas efektivigitaj per la grandaj parabolaj antenoj de la Deep Space Network-reto de NASA, situanta en Goldstone en Kalifornio, Madrido en Hispanio kaj Kanbero en Aŭstralio. SDRS-sputnikoj, la Kosmocentro Luigi Broglio en Kenjo kaj la ESOC-kontrolcentro en Germanio ankaŭ kutimas konservi permanentan ligon kun la kosmoteleskopo.

La observoj estas programitaj longtempe anticipe kaj estas transdonitaj en la formo de sekvencoj de operacioj okazantaj dum ĉirkaŭ dudek tagoj (tempo inter du orbitaj korektoj), sen la interveno de la surteraj regiloj. Se observado ne povas esti farita (pro direktiĝa malfacileco, ktp.) la planilo de la kosmoteleskopo aŭtomate efektivigas la sekvan observadon. La atendata haveblecprocento (proporcio de tempo fakte dediĉita al observoj) estas pli granda ol 70%. La programita sekvenco de observaĵoj povas esti interrompita ene de 48 horoj por studi neatenditan astronomian okazaĵon kiel ekzemple la apero de supernovao, gamo-radia ekbrilo aŭ kolizio inter du korpoj en la sunsistemo. Ĝis 232 gigabajtoj da datumoj tage estas elsendataj en ĉiutagaj komunikadaj sesioj daŭrantaj tri horojn. Ĉiuj datumoj kolektitaj de la JWST estas konservitaj en la Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST), kiu disponigas ilin al esploristoj kaj publiko. Ĉi tiu sistemo arkivas astronomiajn datumojn kolektitajn en la ultraviola, videbla kaj proksim-infraruĝa radiado, de teraj kaj kosmaj observatorioj administritaj de NASA (Pan-STARRS, Kepler, TESS, Hubble).

En Julio 2022 la unua kolora bildo estis publikigita, "La unua Profunda Kampo de James Webb".

Vivdaŭro

Por atingi siajn sciencajn celojn, JWST estis dizajnata por funkcii dum almenaŭ kvin-kaj-duono jaroj. Male al infraruĝaj observatorioj kiuj antaŭis ĝin, kiel ekzemple Herschel, tiu vivotempo ne estas limigita de la kvanto de kriogena likvaĵo havebla, ĉar ĝiaj detektiloj ne bezonas esti malvarmigitaj al temperaturoj proksimaj al 0 K, sed estas malvarmigataj meĥanike (por MIRI) aŭ pasive. La nuraj limigaj faktoroj estas la eluziĝo de elektronikaj aŭ mekanikaj komponantoj kaj precipe la elĉerpiĝo de la fuzaĵoj uzataj por teni la teleskopon en sia orbito, ĉar ĉi-lasta ne estas tute stabila. JWST enhavas sufiĉe da fuzaĵoj por resti en orbito unuatakse dum almenaŭ 10 jaroj, sed meze de ĝia vojaĝo al L2, inĝenieroj de la NASA reanalizis la trajektorion, kaj malkovris ke dank'al la precizemo de la lanĉilo, la fuzaĵoj ŝparitaj ebligos pli longan vivdaŭron, eble ĝis 20 jaroj.

Kiel la plej multaj kosmoteleskopoj, sed male al la kosmoteleskopo Hubble (ĝis la retiro de la usona kosmopramo), JWST ne povas esti riparita kaj ĝiaj instrumentoj ne povas esti anstataŭigitaj, ĉar ĝia malproksimeco malhelpas ajnan homan intervenon.

Sciencaj celoj

Du alternaj vidoj de la Kosmoteleskopo Hubble, komparante videbloluman kaj infraruĝan fotojn: Carina Nebula.

La kosmoteleskopo James-Webb estas dizajnita por kontribui al temoj ĉe la koro de moderna astronomio:

• esplori la unuajn stelojn kaj galaksiojn, kiuj aperis en la Universo post la Praeksplodo: dank'al ĝia potenco de spaca rezolucio kaj ĝia spektra amplekso, JWST devus povi observi objektojn kiuj aperis ĝis 100 ĝis 250 milionoj da jaroj post la Praeksplodo.
• determini kiel galaksioj evoluas de sia formado ĝis la nuntempo. La malnovaj galaksioj estas malgrandaj kaj densaj, la pli novaj estas spiralaj: JWST celas klarigi ĉi-tiun transiron. Plue, ĝi devas klarigi la originon kaj la rolon de la pezegaj nigraj truoj kiuj troviĝas centre de la plejparto de la galaksioj.
• observi la formadon de steloj de la plej fruaj stadioj ĝis la formado de planedsistemo: planedaj sistemoj kaj steloj naskiĝas en grandegaj amasoj da gaso kaj polvo, kiuj blokas la videblan lumon elsendita de ĉi tiuj procezoj. Tamen la infraruĝa radiado elsendita ne estas kaptita de la polvaj nuboj kaj tiel eblas observi la formadon de steloj kaj planedoj ene de tiuj amasoj. JWST povos ekzameni ĉi tiujn radiad-banitajn regionojn kun senekzempla precizeco
• mezuri la fizikajn kaj kemiajn trajtojn de planedsistemoj, kaj esplori la komponentojn necesajn por la apero de vivo en la atmosfero de ekstersunsistemaj planedoj. Por plenumi ĉi tiun celon, JSWT uzos la transitan metodon : tio estas fari spektran analizon de la lumo de la stelo tiam, kiam la planedo venas inter ĝi kaj la observatorio. Kiam ĉi tiu evento okazas, la kvanto de lumo ricevita de la stelo malpliiĝas kaj ĝia spektra konsisto estas ŝanĝita se ĝi pasas tra la atmosfero de la planedo. Analizo de la spektro de la ricevita infraruĝa radiado malkaŝos spektrajn liniojn, kio ebligos dedukti la molekulan konsiston de la atmosfero de la planedo.
• esplori la planedojn de nia Sunsistemo, ĉar ĝia sentopovo kaj rezolucio permesas al ĝi kompletigi informojn kolektitajn de ekzistantaj observatorioj (teraj, kosmaj kaj kosmaj sondiloj). JWST observos Marson, la gasgigantojn, la nanplanedojn (ekzemple Plutono kaj Eriso) kaj la malgrandajn korpojn de la Sunsistemo, sed, aliflanke, ne povos observi Venuson aŭ Merkuron, tro proksimajn de la Suno. Ĝi ebligos la malkovron de novaj malgrandaj ĉielaj korpoj: nanplanedoj, objektoj de Kujper-zono, asteroidoj. La observoj koncentriĝos precipe pri organikaj materialoj ĉeestantaj en spurkvantoj en la atmosfero de Marso kaj la laŭsezonaj cikloj de gigantaj planedoj. JWST disponigos spektrajn datumojn pri malgrandaj korpoj kiujn surteraj observatorioj ne kapablas produkti.

Arkitekturo

Post enorbitigo, la Kosmoteleskopo James Webb estas 8m alta, 21,2 m longa kaj 14,2 m larĝa. Ĝia lanĉmaso estas proksimume 6,173 kg. Ĝi inkludas kvar partojn distribuitajn inter "varma flanko" kaj "malvarma flanko":

• la platformo, situanta sur la "varma flanko", kombinas ĉiujn subtenajn funkciojn: kontrolo kaj bontenado de la orbito, elektrigo, konservado de datumoj kolektitaj de la instrumentoj kaj komunikadoj kun la Tero kaj inter la ekipaĵoj de la observatorio.
• la kontraŭvarma ŝildo apartigas la "varman flankon" de la "malvarma flanko". Ĝia rolo estas protekti la plej sentemajn partojn de la teleskopo (optiko kaj instrumentoj) kontraŭ la infraruĝa radiado el la Suno, la Tero kaj la Luno, same kiel de la platformo;
• la optika parto de la teleskopo OTE (Optical Telescope Element), situanta sur la "malvarma flanko", kolektas la radiadon de la steloj uzante plurajn spegulojn kaj resendas ĝin al sciencaj instrumentoj;
• la kvar instrumentoj kunmetitaj en la ISIM (Integrated Science Instrument Module), ankaŭ metitaj sur la "malvarma flanko", analizas la kolektitan radiadon kaj produktas bildojn kaj elektromagnetajn spektrojn.

Diagramo 1: Kosmoteleskopo vidita el la flanko. A: Optika parto - 1 Primara spegulo - 2 Malĉefa spegulo - 3 Antaŭa optiko - 4 Malĉefa spegulrako - B Instrumentoj - 5 Radiatoro - C Kontraŭvarma ŝildo - D Platformo - 6 Momantkompensilo - 7 Sunpanelo - 8 Antenoj de granda kaj meza gajno - 9 Stelcelilo (x2) - 10 Raketmotoro (x20) - 11 Suna kolektanto.

La platformo

La platformo de la observatorio James-Webb kunigas la aparatojn, kiuj servas kiel subteno por la funkciado de la kosmoteleskopo. Ĝi estas alkroĉita al la lumigita flanko de la varmoŝildo, proksime de la centro de maso de la kosmoŝipo. Ĝi havas la formon de paralelepipedo 3,5 × 3,5 m flanka kaj proksimume 1,5 m alta. Ĉe la bazo de la platformo (kontraŭ la varmoŝildo) estas la ĉefa propulssistemo de la kosmoteleskopo. La antenoj estas fiksitaj sub ĉi tiuj moduloj, dum la radiatoroj kaj sunpaneloj estas fiksitaj sur la flankoj.

La ĉefaj subsistemoj de la platformo estas:

• la elektra elektroproduktadsistemo kiu dependas de fiksaj sunpaneloj. Tiuj formas flugilon 5,9 m longan, fiksitan al la platformo je angulo de 20 ° al la ebeno de la kontraŭvarma ŝildo. La sunpaneloj, kiuj estas konstante lumigitaj, produktas minimume 2000 W dum la tuta vivo de la kosmoteleskopo;
• la orientkontrolsistemo konservas la celon de la teleskopo kun precizeco de 0.01 µrad de la referencpozicio disponigita fare de la FGS. La determino de orientiĝo kaj movoj estas disponigita per du stelceliloj, sunaj kolektantoj kaj giroskopoj
• la telekomunika sistemo elsendas datumojn kolektitajn per instrumentoj kaj telemetrion informantan la surteran kontrolon pri la stato de la kosmoteleskopo. Reen, ĝi ricevas instrukciojn de la regiloj. La interŝanĝoj estas faritaj per grandgajna parabola anteno 60 cm- diametra kaj mezgajna anteno 20 cm-a. La mezagajna anteno ebligas al telemetrio esti transdonita, kun minimuma rapideco de 40 kilobajtoj je sekundo, al iu videbla terstacio. La grandgajna anteno estas uzata por transdoni sciencajn datumojn kun defaŭlta fluo da 3,5 megabajtoj je sekundo.
• la sistemo de administrado de datumoj kaj komandoj, kiu uzas surŝipan komputilon, ricevas kaj interpretas la farotajn operaciojn, reelsendas ilin, kolektas kaj konservas sciencajn datumojn antaŭ ol transdoni ilin al la Tero. Atendante dissendon, la datumoj estas konservitaj en duonkonduktanta registrilo (SSR) amasmemora kun kapacito de 65 gigabajtoj.
• la kosmoteleskopo havas du propulssistemojn. Du redundaj paroj da likvofuzaĵaj raketmotoroj Secondary Combustion Augmented Thrusters (SCAT), havantaj puŝon da 22 neŭtonoj (ĉirkaŭ 2.2 kilogramoj-forto), estas uzitaj por orbitĝustigo. Ok paroj de MRE (mono-propellant rocket engine) monoergola (hidrazino) likvofuzaĵaj raketmotoroj, de pli malalta puŝo (4.4 N), estas uzataj por kontroli la orientiĝon de la teleskopo kaj malsaturigi la reagradojn. 301 kg da hidrazino kaj 133 kg da nitrogena peroksido, kiuj permesas minimume 10,5 jarojn da funkciado, estas stokitaj en tankoj loĝigitaj en la platformo.
• la termika kontrolsistemo, kiu konservas la tutan platformon ene de la atendata temperaturo, danke al plurtavola izolado kaj kvar radiatoroj deplojitaj ambaŭflanke de la platformo;
• fine, la platformo ankaŭ enhavas tri el la kvar etaĝoj de la fridujo kiu konservas la detektilon de la MIRI-instrumento je temperaturo de 7 K. Ĉi tiu ekipaĵo estis metita sur la "varma flanko" ĉar ĝi mem generas varmegon.

La kontraŭvarma ŝildo

Elprovo de deplojo de la kontraŭvarma ŝildo (2014).

La kontraŭvarma ŝildo estas longforma seslatera strukturo, 22 metrojn longa kaj 12 metrojn larĝa. Ĝia rolo estas izoli la optikan parton kaj la instrumentojn de la termikaj fluoj venantaj de la Suno, la Tero kaj la Luno. Dum ĝia flanko orientita al la Suno estas alportata al temperaturo de 300 K, ĝi konservas la optikan parton kaj la sciencajn instrumentojn, sen ia aktiva fridiga aparato, je la temperaturo de 40 K, necesa por la funkciado de la infraruĝaj detektiloj kaj la geometria stabileco de la teleskopo. El la 200.000 vatoj de potenco ricevitaj, la kontraŭvarma ŝildo nur tralasas 1 vaton.

La kontraŭvarma ŝildo konsistas el kvin disigitaj metaligitaj polimeraj tavoloj, kiuj reflektas varmecon reen en la kosmon. La materialo uzata estas ege maldika por malpliigi ĝian mason: 0,05 mm por la tavolo sub la Suno kaj 0,025 mm por la aliaj. Irante de la ekstera tavolo al la interna tavolo, ĉiu tavolo estas pli malvarma ol la antaŭa. La ŝtofo uzita estas kapton-tipa poliimido kiu restas stabila en tre larĝa gamo de temperaturoj (inter −269  °C kaj +452  °C). Ĉiuj tavoloj ricevas 100 nanometran dikan aluminian tegaĵon, respondecan pri reflektado de varmofluo. La du plej varmaj tavoloj aldone ricevas 50 nanometran silician tegaĵon, kiu permesas flui elektrajn ŝargojn.

La optika parto

La optika parto OTE (Optical Telescope Element) estas konstituita de trispegula anastigmata sistemo, kun fokusa distanco de 131,40 m por relativa truobjektivo de f/20. Tiu speco de teleskopo uzas tri kurbajn spegulojn kiuj disponigas larĝan vidkampon minimumigante la ĉefajn optikajn aberaciojn. La optiko konsistas el primara spegulo 6,5-metra en diametro, sekundara spegulo 74 centimetra en diametro kaj terciara spegulo. La optika parto enhavas ankaŭ la strukturon subtenantan la spegulojn kaj termigan reguligan sistemon konsistantan el radiatoroj.

La primara spegulo

La primara spegulo estas de la segmentita tipo, kun diametro de proksimume 6,5 m kaj maso de 705 kg, por kolekta surfaco de 25,4 m². La surfaco de la primara spegulo, 5,5 fojojn pli granda ol tiu de Hubble, permesas al la teleskopo kolekti bildon naŭ fojojn pli rapide ol sia antaŭulo. La solva potenco de la teleskopo atingas 0,1 arksekundon en la infraruĝa gamo. Ĝi konsistas el 18 sesangulaj elementoj 1,3m-larĝaj, kiuj ebligas ĝin esti faldita en tri partojn por lanĉo kaj poste deplojita kiam en la kosmo. La segmentoj de la primara spegulo estas alkroĉitaj al rigida strukturo farita el karbona kompozita materialo. Ĉiu segmento estas farita el berilio. Berilio estis elektita ĉar ĝi estas forta, malpeza metalo kun ekstreme malalta dilatkoeficiento ĉe la temperaturoj renkontitaj en kosmo (inter 30 kaj 80K). Ĉiu segmento havas ses movilojn kiuj ebligas ties pozicio kaj orientiĝo alĝustiĝi, same kiel sepan por modifi ĝian kurbradiuson. Ĉi tiuj kontroloj ebligas akiri precizecon pli grandan ol 10 nanometroj.

La surfaco de la primara spegulo, kiel tiu de aliaj JWST-speguloj, estas kovrita per maldika tavolo de oro (dikeco de 100 nm, aŭ 48.25 g por la tuta spegulo). Oro havas la econ de optimume reflekti la parton de la elektromagneta spektro observita per la instrumentoj de la teleskopo: la ruĝo de la videbla spektro kaj la infraruĝa radiado homokule nevidebla. Aliflanke, ĝi reflektas tre malbone la bluon de la videbla spektro. La tre delikata tavolo de oro estas siavice kovrita per maldika tavolo de vitro. Estas ĉi tiu maldika tavolo de oro kiu donas la karakterizan oran koloron al la surfaco de la speguloj.

• 
  Reverso de berilia segmento, antaŭ la munto de moviloj (2010)
• 
  Kontrolado de segmento de la primara spegulo (2012)
• 
  Muntita kaj malfaldita (2016)

La sekundara spegulo

La sekundara spegulo de JWST (2021)

La sekundara spegulo estas cirkla konveksa spegulo kun diametro de 0,74 metroj kiu koncentras la lumon de la primara spegulo kaj resendas ĝin al la terciara spegulo. Ĝi estas suspendita super la primara spegulo, per stativa strukturo, faldita laŭ la primara spegulo por la lanĉo. La orientiĝo de la spegulo el berilio povas esti ĝustigita uzante ses movilojn laŭ ses gradoj de libereco.

Ceteraj elementoj

La cetero de la optika parto (After Optics) konsistas el la fiksa terciara spegulo kaj el movebla precizeca spegulo (FSM). La terciara spegulo estas de la nesfera konkava tipo kaj de longforma formo (0,73 × 0,52 m). Ĝi sendas la kolektitan radiadon reen al la FSM, korektante aberaciojn, por disponigi kvalitan bildon super la tuta vidkampo. La FSM estas plata spegulo kiu stabiligas la bildon dum sciencaj observaĵoj. Kiam ili okazas, ĝia pozicio estas konstante alĝustigita en du dimensioj por kontraŭstari la movojn de la teleskopo detektitaj per la sinten-kontrolsistemo. Masko ĉe la rando de la FSM reduktas devagan radiadon.

Instrumentoj

ISIM dum rotacia testo

La teleskopo estas provizita per kvin instrumentoj, kiuj estas kunmetitaj en strukturo alkroĉita al la malantaŭo de rako de la primara spegulo kaj formas la ISIM (Integrated Science Instrument Module, Integrata Scienc-Instrumenta Modulo).

Kamerao NIRCam

NIRCam en la Centro Goddard (2013)

NIRCam estas larĝkampa fotilo funkcianta en la proksima infraruĝa de 0,6 ĝis 5 mikrometroj. La fotilo havas du preskaŭ identajn subarojn kiuj kovras apudajn partojn de ĉielo je 44 arkaj sekundoj dise. La optika kampo de ĉiu el ĉi tiuj moduloj estas 2.2 × 2.2 minutoj da arko. Unu el la du instrumentoj kovras ondolongojn inter 0,6 kaj 2,3 µm (mallongaj ondoj), la alia inter 2,4 kaj 5 µm. La instrumento havas korongrafian reĝimon por bildigi tre malhelajn objektojn, proksimajn de tre helaj lumfontoj, kiel ekstersunsistemaj planedoj aŭ derompaĵdiskoj. La instrumento ankaŭ povas elfari rapidan bildigon sur malgrandaj surfacoj, same kiel senfendan spektroskopion en la 2.4-5 μm spektra bendo kun R-rezolucio de proksimume de 1700.

NIRCam estas evoluigita fare de teamo de la Universitato de Arizono kaj la Lockheed Martin Advanced Technology Center.

Spektrometro NIRSpec

NIRSpec dum akustika testo (2013)

NIRSpec (Near-InfraRed Spectrometer, Proksim-InfraRuĝa Spektrometro) estas spektrometro funkcianta en la proksima infraruĝa radiado de 0,6 ĝis 5,3 µm. Ĝi estas optimumigita por la observado de tre malproksimaj, mallumaj galaksioj kaj multaj kompaktaj lumfontoj.

NIRSpec estas disponigita fare de la Eŭropa Kosma Agentejo kaj ĝia fasonado estas kontrolita fare de la Eŭropa Centro pri Kosmaj Esploro kaj Teknologio (ECKET) en Nederlando. La ĉefa provizanto estas la establado de Airbus Defendo kaj Kosmo en Ottobrunn, Germanio. Detektiloj kaj mikro-obturatorsistemo estas disponigitaj fare de NASA-a Kosmofluga Centro Goddard.

Kamerao / Spektrometro MIRI

MIRI (en la angla: Mid InfraRed Instrument, Mez-InfraRuĝa Instrumento) estas spektrobildilo konsistanta el fotilo (MIRIM) kaj el spektrometro (MRS) kiu funkcias en la mez-infraruĝa radiado (5 ĝis 28 µm). La instrumento devus precipe ebligi fotojn kaj spektrojn de junaj ekstersunsistemaj planedoj kaj ilia atmosfero, identigi kaj karakterizi la unuajn galaksiojn en la Universo kaj analizi la varmajn polvon kaj molekulajn gasojn de junaj steloj kaj praplanedaj diskoj.

Por funkcii, ĝi estas malvarmigita al 7 K per ege efika mekanika kriostato, evoluigita sub la respondeco de la Jet Propulsion Laboratory (JPL), kiu malvarmigas heliumon al 6 K.

La Mez-InfraRuĝa Instrumento (MIRI) estas provizita de la Eŭropa Kosma Agentejo. Ĝi estas konstruata de konsorcio de laboratorioj el dek eŭropaj landoj, kunordigita de la Edinburga Observatorio en Skotlando.

Bildilo NIRISS

NIRISS (Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph, Proksim-Infraruĝa Bildilo kaj Senfenda Spektrografo) estas spektroskopio havigita de la Kanada Kosma Agentejo.

Precizeca gvidsistemo FGS

La FGS dum muntado (2016)

La FGS (Fine Guidance System) estas precizeca gvidsistemo, kiu plenumas tri funkciojn:

• havigi bildojn de la tuta vidkampo de la teleskopo, kun la celo trovi la regionon de la ĉielo, kiun oni devas studi ĉe la komenco de nova observa kampanjo;
• identigi, en la regiono rigardita per la teleskopo, gvidstelon aperantan en la katalogo registrita en ĝia memoro. Post kiam la gvidstelo estas identigita, ĝi estas centrita en 8 × 8-piksela fenestro, tiam la orientiĝo de la teleskopo estas ŝanĝita por poziciigi la gvidstelon en antaŭspecifita areo de la fenestro, tiel ke la parto de la ĉielo observita estas en vicigo kun la akso de la teleskopo;
• provizi la sintenkontrolsistemon per mezuradoj por konservi la indikadon de la kosmoteleskopo direkte al la gvidstelo, kun precizeco de unu milisekundo de arko, prenante bildojn 16 fojojn je sekundo.

La FGS estas havigita de la Kanada Kosma Agentejo.

Bildoj

• 
  Komparo de la grandoj de la speguloj de Hubble kaj James Webb.
• 
  Situo de la punkto de Lagrange L₂ de la sistemo Tero - Suno
• 
  Maketo (skalo 1:1) de la Kosmoteleskopo James Webb.
• 
  Kosmoteleskopo James Webb vidita de 3/4 desupre.
• 
  Kosmoteleskopo James Webb vidita de la latero, kiu frontas al Suno.
• 
  Ses segmentoj de spegulo preparitaj por kriogenikaj provoj
• 
  Komparo de la ĉefa spegulo de Kosmoteleskopo Hubble, James Webb kaj koncepto de LUVOIR-A
• 
  Afiŝo de la NASA pri la misio James Webb

En Esperanto

• Amri Wandel, Spac-teleskopo James Webb esploros la prauniverson kaj vivsignojn de eksterplanedoj: ankaŭ en Esperanto, en Esperanto, 1365(2) Februaro 2022, pp. 40–41.
• Frank van Hertrooij, La vojaĝo de James Webb ĉe la blogo Scivolemo, 31-a de januaro 2022

Notoj

.

Vidu ankaŭ

• Kosmoteleskopo Hubble - fama kosma teleskopo, ofte konsiderata kiel antaŭulo de James Webb
• LUVOIR - konsiderata kosma teleskopo pli potenca ol James Webb
• Parker Suna Sondilo - Sondilo de NASA lanĉita en 2018 kun la misio fari observojn de la ekstera korono de la Suno.

Eksteraj ligiloj

• esperante La vojaĝo de James Webb, ampleksa artikolo afiŝita en la scienca blogo Scivolemo en 31 Januaro 2022 de Frank van Hertrooij
• esperante) KP199 James Webb Teleskopo - Nova kosma teleskopo survoja al novaj klopodoj kompreni la universon, podkasto en Kern.punkto aperinta 2022-02-16
• angle James Webb Space Telescope, oficiala retejo Arkivigite je 2012-01-04 per la retarkivo Wayback Machine
• angle James Webb Space Telescope, el la paĝaro de Space Telescope Science Institute
• angle france La Kosmoteleskopo James Webb, el la paĝaro de la Kanada Kosma Agentejo
• angle La Kosmoteleskopo James Webb, el la paĝaro de la Eŭropa Kosma Agentejo