Telescopio spaziale James Webb: differenze tra le versioni

Il telescopio Webb aprirà nuovi orizzonti per l'astronomia a raggi infrarossi grazie a tecnologie di progettazione d'avanguardia. Sarà il più grande telescopio mai inviato nello spazio, e amplierà i percorsi aperti nell'universo dal telescopio [[Telescopio spaziale Hubble|Hubble]].

 

 

 

Per il JWST sono state sviluppate diverse tecnologie innovative. Le più importanti includono uno specchio primario costituito da 18 specchi esagonali in [[berillio]] ultraleggero che dispiegandosi dopo il lancio comporranno un'unica grande superficie di raccolta. Un'altra caratteristica del JWST è l'ampia schermatura romboidale a cinque strati (separati dal vuoto) in [[Kapton]], un materiale plastico in [[Film (materiale)|film]] che, come un parasole, attenua il calore e garantisce stabilità alle notevoli escursioni termiche a cui gli strumenti saranno sottoposti. Lo studio di [[Metrologia|metrologie]] estremamente precise nei test acustici e ambientali<ref>{{Cita web |url=https://www.nasa.gov/feature/goddard/2017/nasa-s-james-webb-space-telescope-completes-final-cryogenic-testing |titolo=NASA’s James Webb Space Telescope Completes Final Cryogenic Testing |autore=Eric Villard |editore=Lynn Jenner |curatore=nasa.gov |data=20 novembre 2017 |lingua=en}}</ref> ha contribuito allo sviluppo di strumenti di precisione ([[interferometria]] laser dinamica) nell'ordine dei [[Metro#Multipli e sottomultipli|picometri]]<ref>{{Cita web|url=https://www.nasa.gov/feature/goddard/2016/nasa-seeks-picometer-accuracy|titolo=Accuratezza picometrica nei test del Webb|sito=nasa.gov|lingua=en}}</ref>.Il Webb è fornito di un [[Criogenia|impianto criogenico]] (cryocooler) per il raffreddamento (7 K) dei rilevatori nel medio infrarosso e di micro-[[Otturatore (fotografia)|otturatori]] innovativi progettati dal [[Goddard Space Flight Center|Goddard]] che, come piccole tapparelle programmabili consentono di selezionare determinati spettri di luce durante la simultanea di una osservazione, permettendo di analizzare sino a 100 oggetti contemporaneamente nello spazio profondo con un'[[ampiezza visuale]] di 3,2 x 3,3 [[Primo (geometria)|minuti d'arco]]<ref>{{Cita web|url=https://jwst.nasa.gov/microshutters.html|titolo=Microshutters : i micro-otturatori per la NIRSpec|sito=nasa.gov|lingua=en|accesso=31 dicembre 2017}}</ref>

 

 

== Osservatorio ==

Il JWST orbiterà<ref>{{Cita web|url=https://jwst-docs.stsci.edu/display/JTI/JWST+Orbit|titolo=Explained: Incorrect to say that JWST "will be at L2." Rather, JWST will orbit around L2|sito=stsci.edu|lingua=en}}</ref> intorno al secondo [[Punti di Lagrange|punto di Lagrange]] (L2) lungo un asse Terra-Sole, distante 1.500.000&nbsp;km dalla Terra. Il punto di equilibrio L2 consentirà un tempo ridotto per compiere un'orbita completa, pur essendo più distante dell'orbita terrestre. Il telescopio si attesterà sul punto L2 in un'[[orbita halo]], inclinato rispetto al piano dell'[[eclittica]]. Poiché L ₂ è un punto di equilibrio instabile in cui le [[accelerazione gravitazionale|accelerazioni gravitazionali]] esercitate da Sole e Terra bilanciano l'[[accelerazione centripeta]] del telescopio necessaria a compiere l'orbita a quella determinata distanza dal Sole, la sonda seguirà una traiettoria chiusa intorno al punto di Lagrange nel suo [[moto di rivoluzione]] intorno al Sole.

 

 

La posizione di JWST presso L2 rende le comunicazioni con la Terra continue, effettuate attraverso il [[Deep Space Network]] (DSN), del [[Jet Propulsion Laboratory|JPL]] utilizzando tre antenne radio situate in Australia, Spagna e California. Durante le operazioni di ''routine'', JWST effettuerà sequenze in uplink di comandi e dati di ''downlink'' fino a due volte al giorno, attraverso il DSN. L'osservatorio è in grado di eseguire sequenze di comandi (controlli e osservazioni) in modo autonomo. Lo [[Space Telescope Science Institute]], gestore delle ricerche e dei dati, trasferirà i dati settimanalmente ed effettuerà le opportune correzioni giornalmente.

Successivamente al lancio, il raggiungimento dell'orbita consta di programmate fasi in cui verranno effettuate circa 200 operazioni tra correzioni di rotta, assestamenti e controlli delle apparecchiature:

* '''Primo giorno:''' decollo. Il razzo Ariane fornirà la spinta per circa 8 minuti. Webb si separerà dal vettore Ariane V mezz'ora dopo il lancio e successivamente spiegherà il pannello solare e altri sistemi; spiegamento dell'antenna ad alto guadagno, superamento dell'orbita lunare e prima manovra correttiva.

* '''Nel primo mese:''' inizializzazione software e correzione definitiva dell'orbita di volo. Raggiungimento orbita L2; sollecitazioni elettroniche del modulo ISIM.

* '''Nel secondo mese:''' accensione Fine Guidance Sensor, NIRCam e NIRSpec. Test NIRCam di prima immagine; primo allineamento segmenti specchio primario.

 

== Struttura osservatorio ==

[[File:James Webb Space Telescope Backplane Arrives at NASA Goddard for Mirror Assembly (20901832245).jpg|miniatura|Il backplane incapsulato]]

La struttura portante (backplane) dello specchio primario è costituita da uno scheletrato di grafite composita, [[titanio]] e [[Invar]], fornito dall'azienda [[Orbital ATK]]. Sostiene i 18 segmenti esagonali dello specchio e il modulo degli strumenti scientifici. È costituita da tre sezioni. una centrale (''Pathfinder'') che sorregge 12 specchi e le due ali laterali pieghevoli verticali supportanti ciascuna 3 specchi. Questa conformazione si è resa necessaria in quanto la larghezza dello specchio è superiore alla capacità di stiva del razzo Ariane. Il piano della struttura è [[Lente|convesso]] in modo da ridurre al minimo le correzioni da effettuarsi per avere come risultante un [[piano focale]]. Frontalmente alla struttura è collocato lo specchio secondario.

MIRI è composta da una macchina fotografica e da uno spettrografo che rileva la luce nella regione del medio infrarosso dello spettro elettromagnetico, coprendo lunghezze d'onda da 5 a 28 micron. I suoi sensibili rilevatori permetteranno di vedere la luce [[Spostamento verso il rosso|''shiftata'']] di galassie lontane, stelle di nuova formazione, deboli comete e oggetti nella fascia di Kuiper. La fotocamera di MIRI fornirà una visualizzazione a largo campo come quella di Hubble. Lo spettrografo consentirà una spettroscopia a media risoluzione, fornendo accurati dettagli fisici dei corpi osservati.

 

[[File:JWST FGS ETU picture.jpg|miniatura|FGS NIRISS]]

 

Il Bus è collegato al [[Optical Telescope Element|sottosistema ottico]] tramite una torretta telescopica che viene protesa in fase di posizionamento dell'osservatorio. La sua struttura, costituita essenzialmente in grafite composita,<ref name=":2">{{Cita web|url=https://jwst.nasa.gov/facts.html|titolo=Specifiche generali osservatorio|sito=jwst.nasa.gov|lingua=en|accesso=31 dicembre 2017}}</ref> pesa circa 650&nbsp;kg e supporta il peso del telescopio, 6,5 ton.<ref name=":2" /> Il bus può garantire un puntamento di un secondo d'arco e isola le vibrazioni fino a due [[Milliarcosecondo|milliarcosecondi]].

 

[[File:James Webb telescope sunshield.jpg|alt=Il parasole del JWST a cinque strati|miniatura|Il parasole a cinque strati del JWST, grande come un campo da tennis, sviluppato da [[Northrop Grumman Corporation|Northrop Grumman]]]]

 

 

 

Lo spessore degli strati varia da 0,05 millimetri per quello rivolto verso il Sole a 0,25&nbsp;mm per i restanti. Gli spessori dei rivestimenti di alluminio e silicio sono rispettivamente di 50 [[Nanometro|nanometri]] (nm) e di 100&nbsp;nm.<ref name=":3" />