A circa 1 milione di miglia di distanza dal chirurgo oculista più vicino, Il James Webb Space Telescope della NASA sarà in grado di perfezionare la propria visione mentre è in orbita.

Sebbene il telescopio Webb si concentrerà su stelle e galassie a circa 13,5 miliardi di anni luce di distanza, la sua vista passa attraverso un processo simile a quello che faresti se ti sottoponessi a un intervento chirurgico di correzione della vista laser per essere in grado di mettere a fuoco un oggetto a 10 piedi dall'altra parte della stanza. In orbita al secondo punto di Lagrange della Terra (L2), lontano dall'aiuto di un medico terrestre, Webb utilizzerà la sua fotocamera nel vicino infrarosso (NIRCam) per aiutare ad allineare i segmenti dello specchio primario circa 40 giorni dopo il lancio, una volta che si sono aperti dalla loro posizione di riposo non allineata e si sono raffreddati alle loro temperature di esercizio.

La chirurgia di correzione della vista laser rimodella la cornea dell'occhio per rimuovere le imperfezioni che causano problemi di vista come la miopia. La cornea è la superficie dell'occhio; aiuta a focalizzare i raggi di luce sulla retina nella parte posteriore dell'occhio, e sebbene sembri uniforme e liscia, può essere deformato e butterato con ammaccature, fossette, e altre imperfezioni che possono influenzare la vista di una persona. Il posizionamento relativo dei segmenti dello specchio primario di Webb dopo il lancio sarà l'equivalente di queste imperfezioni corneali, e gli ingegneri sulla Terra dovranno apportare correzioni alle posizioni degli specchi per allinearli, assicurando che produrranno taglienti, immagini focalizzate.

Queste correzioni vengono effettuate attraverso un processo chiamato rilevamento e controllo del fronte d'onda, che allinea gli specchi entro decine di nanometri. Durante questo processo, un sensore di fronte d'onda (NIRCam in questo caso) misura eventuali imperfezioni nell'allineamento dei segmenti dello specchio che impediscono loro di agire come un unico, Specchio da 6,5 ​​metri (21,3 piedi). Un chirurgo oculista che esegue un intervento chirurgico di correzione della visione laser guidato dal fronte d'onda (un processo che è stato migliorato dalla tecnologia sviluppata per modellare gli specchi di Webb) misura in modo simile e mappa tridimensionalmente eventuali incongruenze nella cornea. Il sistema invia questi dati a un laser, il chirurgo personalizza la procedura per l'individuo, e il laser quindi rimodella e riemerge la cornea secondo tale procedura.

Gli ingegneri sulla Terra non useranno un laser per fondere e rimodellare gli specchi di Webb (sentiti libero di tirare un sospiro di sollievo); Invece, useranno NIRCam per acquisire immagini per determinare quanto hanno bisogno di regolare ciascuno dei 18 segmenti dello specchio primario del telescopio. Possono regolare i segmenti dello specchio attraverso movimenti estremamente minuti dei sette attuatori di ciascun segmento (piccoli motori meccanici) - in passi di circa 1/10, 000esimo il diametro di un capello umano.

Il processo di rilevamento e controllo del fronte d'onda è suddiviso in due parti:fase grossolana e fase fine.

Durante la fase grossolana, gli ingegneri puntano il telescopio verso una stella luminosa e usano la NIRCam per trovare eventuali grandi scostamenti tra i segmenti dello specchio (sebbene "grande" sia relativo, e in questo caso significa solo millimetri). NIRCam ha una speciale ruota portafiltri che può selezionare, o filtro, elementi ottici specifici che vengono utilizzati durante il processo di fasatura grossolana. Mentre Webb guarda la stella luminosa, i grismi nella ruota portafiltri diffonderanno la luce bianca della stella su un rilevatore. Grismi, chiamati anche prismi a reticolo, sono usati per separare la luce di diverse lunghezze d'onda. Ad un osservatore, queste diverse lunghezze d'onda appaiono come segmenti di linee parallele su un rivelatore.

"La luce di ogni segmento interferirà con i segmenti adiacenti, e se i segmenti non sono allineati a una lunghezza d'onda della luce migliore, quell'interferenza si presenta come i modelli di palo del barbiere, " ha spiegato Lee Feinberg, gestore di elementi del telescopio ottico per il telescopio Webb presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "L'analisi dei modelli delle aste del barbiere dice agli ingegneri come spostare gli specchi".

Durante la fase fine, gli ingegneri concentreranno nuovamente il telescopio su una stella luminosa. Questa volta, useranno NIRCam per scattare 18 immagini sfocate di quella stella, una da ciascun segmento dello specchio. Gli ingegneri utilizzano quindi algoritmi informatici per determinare la forma complessiva dello specchio primario da quelle singole immagini, e per determinare come devono spostare gli specchi per allinearli. Questi algoritmi sono stati precedentemente testati e verificati su un modello in scala 1/6 dell'ottica di Webb, e il vero telescopio ha sperimentato questo processo all'interno del criogenico, ambiente senz'aria della Camera A presso il Johnson Space Center della NASA a Houston. Gli ingegneri passeranno attraverso più sessioni di messa a punto fino a quando quei 18 non si separeranno, le immagini sfocate diventano un tutt'uno, immagine chiara.

Dopo che gli ingegneri hanno allineato i segmenti dello specchio primario, devono allineare lo specchio secondario al primario, quindi allineare sia lo specchio primario che quello secondario allo specchio terziario e agli strumenti scientifici. Sebbene gli ingegneri completino l'allineamento iniziale con NIRCam, Feinberg ha spiegato che testano anche l'allineamento con gli altri strumenti di Webb per assicurarsi che il telescopio sia allineato "su tutto il campo".

L'intero processo di allineamento dovrebbe richiedere diversi mesi, e una volta che Webb inizia a fare osservazioni, i suoi specchi dovranno essere controllati ogni pochi giorni per assicurarsi che siano ancora allineati, proprio come qualcuno che ha subito un intervento chirurgico di correzione della vista laser pianificherà regolari visite oculistiche per assicurarsi che la sua vista non sia degradata.

Il telescopio spaziale James Webb, il complemento scientifico del telescopio spaziale Hubble della NASA, sarà il principale osservatorio spaziale del prossimo decennio. Webb è un progetto internazionale guidato dalla NASA con i suoi partner, ESA (Agenzia spaziale europea) e CSA (Agenzia spaziale canadese).