NASA's næste generation James Webb-rumteleskop har muligvis nået sin sidste parkeringsplads i rummet, men der er stadig lang vej til observatoriet, før det kan begynde at tage de blændende billeder af kosmos, som forskerne har ventet spændt. I løbet af de næste fem måneder vil missionsingeniører omhyggeligt justere og teste teleskopet for at forberede rumfartøjet til dets livslange mission med at observere universet.
I går omkring kl. 14 ET affyrede James Webb Space Telescope, eller JWST, sine indbyggede thrustere i lidt mindre end fem minutter, hvilket satte køretøjet ind i sit sidste kredsløb i rummet. Det var et afgørende sidste skridt for JWSTs rejse gennem kosmos, der afsluttede en 30-dages rejse fra affyringsrampen til dens parkeringsbane omkring 1 million miles fra Jorden. I løbet af den tid gennemgik teleskopet en kompleks udfoldelses- og formskifteproces, der blomstrede op til sin endelige form, der var nødvendig for at indsamle lys fra fjerne stjerner og galakser.
Mens den måske mest risikable del af JWSTs rejse er nået til en ende, begynder den indviklede finjustering af teleskopet nu. “Vi var lige ved at dække bordet,” sagde Keith Parrish, observatorieleder for James Webb Space Telescope ved NASAs Goddard Space Flight Center, under en pressekonference, efter at teleskopet nåede sin endelige destination. “Vi var lige ved at komme på stationen for at få dette smukke rumfartøj udfoldet og klar til at udføre videnskab. Det bedste er endnu ikke kommet.”
“Vi var lige ved at dække bordet.”
I løbet af de næste tre måneder vil missionsingeniører omhyggeligt justere individuelle segmenter af teleskopets spejle, så alle stykkerne arbejder sammen som et spejl. Når denne proces er afsluttet, vil missionsteamet bruge to måneder på at teste JWST's instrumenter og kalibrere dem til at udføre forskellige opgaver.
Det kan virke som en lang proces, men i det store skema af JWST's omkring 25 års udvikling, er det blot et par måneder mere at vente, før teleskopet revolutionerer astronomi. “Alt, hvad vi gør, handler om at gøre observatoriet klar til at udføre transformativ videnskab,” sagde Jane Rigby, operationsprojektforsker for JWST ved Goddard, under pressekonferencen. “Det er derfor, vi er her.”
JWSTs hovedspejl, der strækker sig 6,5 meter eller omkring 21 fod bredt, består af 18 sekskantede segmenter, hver på størrelse med et sofabord. For stort til at passe på en eksisterende raket i sin endelige form, var spejlet bygget i segmenter, der kunne foldes ind på hinanden. Nu skal JWST-teamet justere segmenterne lige så præcist, så de skaber én sømløs overflade. For at få skarpe billeder af kosmos skal spejlene justeres inden for 1/5.000 af et menneskehår. Og det vil tage tid at få dem alle i de rigtige positioner.
For at gøre det vil missionsholdet begynde med at tage et billede af en lys, isoleret stjerne i stjernebilledet Ursa Major, kaldet HD 84406, med JWST. Ingeniører forventer ikke, at billedet ser særlig godt ud. “Vi får 18 separate billeder, der vil være meget slørede, fordi disse individuelle teleskoper ikke vil blive justeret,” sagde Lee Feinberg, den optiske teleskopelementleder for JWST ved NASA Goddard Space Flight Center.
“Alt, hvad vi gør, handler om at gøre observatoriet klar til at udføre transformativ videnskab.”
Missionsholdet vil derefter langsomt justere positionen af hvert segment ved hjælp af motoriserede aktuatorer på bagsiden af hvert stykke. Til sidst skulle de 18 slørede billeder alle samles for at producere et så klart billede som muligt. Det bliver en langvarig procedure, fordi teamet med hver justering skal hente data ned fra rumfartøjet og behandle billederne, før de foretager den næste justering.
Spejljustering bør gå i gang i næste uge. For det første har missionsteamet brug for JWSTs primære billedinstrument, Near Infrared Camera eller NIRCam, for at køle lidt mere ned. JWST er designet til at se i det infrarøde, en type lys, der er forbundet med varme. For at opfange infrarødt lys skal JWSTs hovedinstrumenter fungere ved utroligt kolde temperaturer. Udstyret med et solskjold til at reflektere varme fra Solen er JWST allerede kølet en del ned efter opsendelse fra Jorden, men det skal blive endnu mere køligt i løbet af de kommende dage, så NIRCam kan begynde at tage billeder til kalibrering.
Når spejlsegmenterne er justeret, skal JWST justere teleskopets sekundære spejl med det primære spejl. Det sekundære spejl er en meget mindre enhed, der strækker sig ud foran det guldbelagte spejl på fire sorte bomme. Dette mindre spejl er nødvendigt for at rette lyset, som JWST samler, mod dets fire hovedinstrumenter.
Med JWST fuldt justeret, kommer kalibreringen af teleskopets instrumenter. Disse omfatter NIRCam, såvel som en kombination af andre billedkameraer, kameraer og spektrografer – som opdeler lys i forskellige bølgelængder på det elektromagnetiske spektrum. Over to måneder vil missionsteamet teste hvert af de fire vigtigste JWST-instrumenter for at sikre, at de fungerer korrekt. Hvis det går godt, så vil JWST fange sine længe ventede “første lys”-billeder denne sommer, som NASA planlægger at frigive under en pressekonference. Målene for disse billeder er stadig skjult, men de næste fem måneder med tweaks, test og justering bør sikre, at billederne bliver spektakulære at se.