Questo articolo o sezione riguarda una missione spaziale in corso . Le informazioni visualizzate possono cambiare frequentemente. Non aggiungere speculazioni o testo senza fare riferimento a fonti affidabili . Ultima modifica 14 luglio 2022.

Telescopio spaziale James Webb
Concezione artistica del telescopio
Descrizione
Tipo	Telescopio
Operatore/i	NASA ESA CSA STScI [ 1 ]
Sito web	jwst .nasa .gov sci .esa .int /jwst asc-csa .gc .ca stsci .edu /jwst
durata della missione	5 anni, estendibile a 10 anni 6 mesi e 19 giorni (in corso)
proprietà
Pasta	6 161,4 kg
Diametro	6,5 metri
Energia elettrica	2000 watt
Missione
Appaltatore/i	Northrop Grumman , Ball Aerospace
Data di uscita di	25 dicembre 2021 , [ 2 ] 09:20:00 UTC -3
veicolo di lancio	ariano 5
luogo di rilascio	Kourou ELA-3
periastro	374.000 km (230.000 mi) [ 3 ]
Apoastro	1 500 000 km (930 000 mi) [ 3 ]
periodo orbitale	6 mesi
insegne della missione
Insegne della missione. Logo della missione.
gradi
Questo articolo o sezione contiene materiale su una missione spaziale in corso, quindi le informazioni potrebbero cambiare con l'avanzare della missione.
Portale di astronomia

Lo specchio principale di James Webb nell'enorme stanza del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt , nel Maryland .

Il James Webb Space Telescope ( JWST ) è un telescopio spaziale sviluppato congiuntamente dalla NASA , dall'Agenzia spaziale europea (ESA) e dall'Agenzia spaziale canadese (CSA), ^{[ 4 ]} allo scopo di posizionare nello spazio un osservatorio per catturare la radiazione infrarossa . Il telescopio dovrebbe osservare la formazione delle prime galassie e stelle , studiare l'evoluzione delle galassie e vedere i processi di formazione di stelle e pianeti .^{[ 5 ]} Il telescopio è stato inizialmente chiamatoNext Generation Space TelescopeoNGST. Il termine "Next Generation" si riferisce al fatto che è destinato a sostituire iltelescopio spaziale Hubble, perché dopo il suo lancio sono state sviluppate nuove tecnologie che hanno permesso di costruire il nuovo telescopio secondo un nuovo concetto. ^{[ 6 ]} Il telescopio è stato successivamente ribattezzato nel2002, in onore di un ex amministratore dell'agenzia spaziale statunitense,James Edwin Webb, che ha guidato ilprogramma Apollo, oltre a una serie di altre importanti missioni spaziali. ^{[ 7]}

Questo telescopio è destinato a sostituire parzialmente le funzioni del telescopio spaziale Hubble. La sua massa è circa la metà di quella di Hubble, ma il suo specchio primario ha un diametro 2,5 volte maggiore e un'area dello specchio sei volte quella di Hubble, permettendogli di catturare molta più luce. ^{[ 8 ]} Il telescopio dovrebbe anche avere un'attrezzatura migliore per catturare la radiazione infrarossa. Si prevede inoltre che operi molto più lontano dalla Terra, orbitando nell'alone che costituisce il secondo punto L2 di Lagrange . ^{[ 9 ]}

Il telescopio impiegherà circa tre mesi per raggiungere la sua orbita finale. La sua durata sarà limitata dalla distanza dal Punto di Lagrange L2, oltre l'orbita lunare e fuori dalla portata di qualsiasi veicolo spaziale attualmente disponibile, che impedirà al telescopio di essere sottoposto a manutenzione; ^{[ 10 ] [ 5 ]} e anche a causa delle scorte limitate di refrigeratori ^{[ 11 ]} e del carburante utilizzato per mantenerlo in orbita, che dovrebbe essere piccolo rispetto al telescopio Hubble . ^{[ 12 ]}

James Webb è stato lanciato il 25 dicembre 2021 dal Kourou Space Center nella Guyana francese . ^{[ 13 ]} Il 24 gennaio 2022 è arrivato a destinazione, il punto Lagrange L2. ^{[ 14 ]} Il suo primo obiettivo fu la stella HD 84406 , situata a circa 241 anni luce dalla Terra . ^{[ 15 ]}Tuttavia, le immagini iniziali prodotte non saranno utilizzate direttamente per studi scientifici, in quanto saranno sfocate e serviranno solo ad aiutare nell'allineamento dei 18 segmenti esagonali dello specchio primario del telescopio. ^{[ 16 ]} Le prime immagini scientifiche a colori e spettroscopiche sono state pubblicate il 12 luglio 2022. ^{[ 17 ]}

Missione

La missione principale del JWST sarà quella di esaminare la radiazione infrarossa risultante dalla grande espansione ( Big Bang ) e fare osservazioni sull'infanzia dell'Universo . Per eseguire tali studi con una sensibilità senza precedenti, l'intero Osservatorio deve essere mantenuto al fresco e devono essere bloccate grandi fonti di interferenza infrarossa come il Sole , la Terra e la Luna . ^{[ 11 ]}

Per raggiungere questo obiettivo, il JWST dovrà portare con sé un grande scudo solare metallizzato pieghevole , che dovrà aprirsi nello spazio e bloccare tutte queste sorgenti di radiazione infrarossa; combinato con un sistema di raffreddamento a radiatori. ^{[ 11 ]} Il tempo nominale per la missione e le osservazioni del telescopio è di cinque anni, con l'obiettivo di raggiungere i dieci anni. ^{[ 18 ]} La prevista missione quinquennale inizierà dopo una fase di messa in servizio e adeguamento di sei mesi. ^{[ 19 ]}

Obiettivi

Il James Webb Space Telescope ha quattro obiettivi principali:

• Alla ricerca della luce delle prime stelle e galassie che si sono formate nell'Universo dopo il Big Bang
• Studia la formazione e l'evoluzione delle galassie
• Comprendere la formazione delle stelle e dei sistemi planetari
• Studia i sistemi planetari e le origini della vita. ^{[ 20 ]}

Lancio

Lancio di James Webb a bordo di Ariane 5.

Il lancio (denominato "Volo Ariane VA256") è avvenuto il 25 dicembre 2021, su un razzo Ariane 5 presso il Kourou Space Center nella Guyana francese . ^{[ 13 ]} Dopo il successo del lancio, l'amministratore della NASA Bill Nelson ha dichiarato che questo è "un grande giorno per il pianeta Terra". ^{[ 21 ]}

31 minuti dopo il lancio, il telescopio ha iniziato il processo di dispiegamento dei suoi pannelli solari, antenna, schermo solare, specchio e braccio, che dovrebbe richiedere tredici giorni. ^{[ 22 ]}

astronomia a infrarossi

Il telescopio spaziale James Webb è il successore formale del telescopio spaziale Hubble e poiché il suo obiettivo principale è l' astronomia a infrarossi , è anche un successore del telescopio spaziale Spitzer . Il James Webb supererà le capacità di entrambi i suoi predecessori, essendo in grado di vedere sempre più stelle e galassie più vecchie. ^{[ 23 ]} L' osservazione nello spettro infrarosso è una tecnica chiave per raggiungere questo obiettivo, a causa del redshift cosmologico., e perché questo tipo di radiazione penetra meglio polvere e gas. Ciò consente l'osservazione di oggetti più scuri e più freddi. Poiché il vapore acqueo e l'anidride carbonica nell'atmosfera terrestre assorbono la maggior parte delle frequenze in questo spettro, l'astronomia a infrarossi da terra è limitata alle bande d'onda strette che l'atmosfera assorbe di meno. Inoltre, l'atmosfera stessa emette questo tipo di radiazione, spesso coprendo la luce degli oggetti osservati; il che rende preferibile un telescopio spaziale per le osservazioni a infrarossi. ^{[ 24 ]}

Posizione e orbita

Il JWST opera in un'orbita ad alone, ruotando attorno a un punto nello spazio noto come punto di Lagrange Sole-Terra L2 , a circa 1.500.000 km oltre l'orbita terrestre attorno al Sole. ^{[ 25 ]} La sua posizione attuale varia tra circa 250.000 km e 832.000 km di L2 mentre orbita, mantenendolo fuori dall'ombra della Terra e della Luna. Questa disposizione mantiene la temperatura del veicolo spaziale costante e al di sotto dei 50 K (-223 °C) richiesti per deboli osservazioni a infrarossi. ^{[ 26 ]}

controllo termico

Il JWST Sunshield è un sistema di controllo termico passivo implementato dopo il lancio per proteggere il telescopio e la strumentazione dalla luce e dal calore del Sole, della Terra e della Luna. Il suo scopo è consentire al telescopio a infrarossi di funzionare alla temperatura di progetto di 40 kelvin (-233 °C) o al di sotto. ^{[ 27 ]} Il telescopio quindi utilizza una grande protezione solare per bloccare la luce e il calore provenienti da Sole, Terra e Luna, e la sua posizione vicino al Sole-Terra L2 mantiene tutti e tre i corpi sullo stesso lato del veicolo spaziale in ogni momento. . ^{[ 28 ]} Il protettore mantiene una temperatura stabile per le strutture sul lato oscuro, che è fondamentale per mantenere l'allineamento preciso dei segmenti dello specchio primario nello spazio. ^{[29 ]}

Strumenti

Illustrazione di James Webb.

I tre principali moduli strumentali del telescopio sono:

• Modulo per la Scienza Integrata - ( ISIM );
• Elemento del telescopio ottico - ( OTE );
• Modulo di supporto spaziale - ( SSM ).

ISIM è un sistema completamente distribuito che consiste in un modulo criogenico integrato con l'OTE e con il software , i circuiti del processore e altri strumenti elettronici, situato nella parte calda dell'SSM. ^{[ 30 ]}

L'ISIM fornisce la struttura, l'ambiente ei mezzi di trasporto per i dati raccolti dai tre moduli scientifici: NIRCam, NIRSpec e MIRI. Oltre al sensore di regolazione fine (Fine Guidance Sensor - FGS):

• Telecamera a infrarossi vicini (NIRCam) = Telecamera a infrarossi; ^{[ 31 ]}
• Mid Infrared Instrument (MIRI) = Strumenti per infrarossi; ^{[ 32 ]}
• Spettrografo nel vicino infrarosso (NIRSpec) = Spettrografo nel vicino infrarosso. ^{[ 33 ]}

Northrop Grumman Space Technology è l'appaltatore principale responsabile dello sviluppo e dell'integrazione dell'Osservatorio. Sono responsabili dello sviluppo e della costruzione del veicolo spaziale, che include entrambi; il corpo principale e lo scudo solare. ^{[ 34 ]} Ball Aerospace è stato subappaltato per sviluppare e costruire l'elemento del telescopio ottico (OTE) . ^{[ 19 ]} Il Goddard Space Flight Center è responsabile della fornitura dell'Integrated Science Instrument Module (ISIM). ^{[ 35 ]}

Storia

Il lavoro sul progetto è iniziato più di 30 anni fa in STScI con la sfida di "pensare alla prossima grande missione oltre Hubble". Lo sviluppo di un concetto di missione è avvenuto nel settembre 1989, con un seminario tenuto presso lo STScI, prima del lancio di Hubble. Il seminario ha coperto le opportunità scientifiche e le sfide tecnologiche di tale missione e si è basato sulla ricerca precedente fino ad oggi. ^{[ 36 ]}

Storia (sviluppo fino al 2003)

Le discussioni su una continuazione di Hubble sono iniziate negli anni '80, ma una seria pianificazione è iniziata all'inizio degli anni '90. ^{[ 38 ]} Il pannello UV-Optical in Space delle National Academies del 1990 ha dato impulso al concetto raccomandando un telescopio spaziale raffreddato. Il successore di Hubble. Lo sviluppo di un concetto di telescopio spaziale di nuova generazione (NGST) da 8 metri nei due anni successivi si è concentrato su un telescopio raffreddato nel visibile e nell'infrarosso una volta che è diventato chiaro che era tecnicamente impraticabile includere le capacità UV.

Nel 1993, lo Space Telescope Institute Council (STIC) ha nominato un comitato per studiare le missioni di astronomia spaziale del 21° secolo e due anni dopo, il comitato ha raccomandato un telescopio da 4 m, più piccolo dell'NGST da 8 a 10 m inizialmente discusso, ma mantenendo l'importantissimo capacità di vedere la luce infrarossa. Successivamente, la NASA ha ripristinato l'NGST a 8 metri. ^{[ 39 ]}

Fondamentalmente, il concetto di telescopio Hi-Z è stato sviluppato tra il 1989 e il 1994: ^{[ 40 ]} un telescopio a infrarossi con apertura di 4 metri completamente scoperto ^{[ 41 ]} che si ritrae in un'orbita di 3 unità astronomiche . ^{[ 42 ]} Questa orbita lontana avrebbe beneficiato della riduzione del rumore luminoso della polvere zodiacale. ^{[ 43 ]} Altri primi piani prevedevano una missione dal telescopio precursore NEXUS. ^{[ 44 ]}

La correzione dell'ottica difettosa del telescopio spaziale Hubble nei suoi primi anni ha svolto un ruolo significativo nella nascita del JWST. Nel 1993, la NASA ha preparato STS-61 , la missione dello space shuttle che avrebbe trasportato un sostituto per la fotocamera dell'HST e un adattatore per il suo spettrografo di imaging per compensare l'aberrazione sferica nel suo specchio primario.

Nel 2002, il progetto è stato ribattezzato in onore del secondo amministratore della NASA (1961–1968) James E. Webb. Webb ha guidato l'agenzia durante il programma Apollo e ha stabilito la ricerca scientifica come attività centrale della NASA. ^{[ 45 ]} Nel 2003, la NASA ha assegnato a TRW il contratto principale da 824,8 milioni di dollari per il JWST. JWST è un progetto della NASA, con la collaborazione internazionale dell'Agenzia spaziale europea (ESA) e dell'Agenzia spaziale canadese (CSA), che hanno aderito formalmente rispettivamente nel 2004 e nel 2007.

Il progetto prevedeva uno specchio primario di 6,1 metri e una data di lancio nel 2010. Nello stesso anno, TRW fu acquisita da Northrop Grumman e divenne Northrop Grumman Space Technology. ^{[ 46 ]}

Ripianificazione (2005)

Lo sviluppo è stato gestito dal Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt , nel Maryland , con John C. Mather come scienziato del progetto. L'appaltatore principale era Northrop Grumman Aerospace Systems , responsabile dello sviluppo e della costruzione dell'elemento del veicolo spaziale, che includeva il bus satellitare, lo schermo solare, il Deployable Tower Assembly (DTA) che collega l'elemento del telescopio ottico al bus del veicolo spaziale e il Mid Boom Assemblea (MBA). ) che aiuta a dispiegare i grandi ombrelloni in orbita, ^{[ 47 ]} mentre Ball Aerospace & Technologiesè stato subappaltato per sviluppare e costruire l'OTE stesso e l' Integrated Science Instrument Module (ISIM). ^{[ 48 ]}

Prima immagine a infrarossi (colorata artificialmente) scattata dal telescopio spaziale James Webb. Questa immagine rivela galassie mai viste prima, distorsioni gravitazionali e alcune stelle.

Multi-strumento multi-campo (MIMF)

Dopo aver raggiunto l'importante traguardo dell'allineamento del telescopio al NIRCam nel marzo 2022, il team di Webb ha iniziato ad estendere l'allineamento del telescopio alla guida (il sensore di orientamento fine, o FGS) e agli altri tre strumenti scientifici. La NASA ha chiamato questo processo di allineamento multi-strumento multicampo (MIMF) di sei settimane. ^{[ 49 ]}

prime immagini

L'11 luglio 2022, la NASA ha presentato la prima immagine in campo profondo scattata da James Webb. Il presidente degli Stati Uniti Joe Biden ha rivelato l'immagine attraverso una trasmissione congiunta tra la Casa Bianca e l'Agenzia spaziale statunitense. ^{[ 50 ]}

Il 12 luglio 2022 è stato presentato al pubblico quello che la NASA ha definito un "pacchetto" di immagini scattate da James Webb. Diversi oggetti sono stati fotografati e sono state rilevate misurazioni spettrali. ^{[ 51 ]}

Immagini rilasciate dalla NASA il 12 luglio 2022

Nebulosa Eta Carinae	Quintetto di Stefano	NGC 3132	spettro di Esopianeta WASP 76 b

Guarda anche

• Grandi Osservatori Spaziali
• Telescopio spaziale Hubble

Riferimenti

link esterno

• «Sito web della NASA sulla sonda del telescopio spaziale James Webb » 
• «Dopo Plutone, 6 progetti che dovrebbero rivoluzionare il modo di vedere lo spazio» 

• portale di astronomia
• portale della cosmologia
• Portale di esplorazione spaziale