Le télescope spatial Webb approche de sa destination à environ 1 million de kilomètres de la Terre, prêt à aligner son important miroir

A trente jours de la terre, et Télescope spatial James Webb Il glissera sur une orbite debout à près d’un million de kilomètres lundi, l’endroit idéal pour scanner le ciel à la recherche de la faible lumière infrarouge de La première génération d’étoiles et de galaxies.

Mais Va là-bas – Et Posté avec succès Parapluies géants, miroirs et autres accessoires en cours de route – ce n’est que la moitié du plaisir.

Les scientifiques et les ingénieurs doivent maintenant transformer le Webb de 10 milliards de dollars en un télescope efficace, alignant avec précision les 18 principaux segments de miroir afin qu’ils fonctionnent ensemble comme un seul miroir de 21,3 pieds de large, le plus grand jamais lancé.

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Avant que le télescope spatial James Webb puisse commencer ses observations astronomiques tant attendues, les 18 segments qui composent le miroir primaire de 21,3 pieds de large doivent s’aligner avec le miroir secondaire de 2,4 pieds de large dans un processus complexe qui devrait prendre plusieurs mois. compléter.

Nasa

Plus tôt cette semaine, des ingénieurs à distance ont achevé un processus de plusieurs jours pour élever chaque partie, le miroir secondaire de 2,4 pieds de large du télescope, à un demi-pouce du verrou de lancement qui le maintenait en place pendant toute la durée de l’observatoire. Le jour de Noël, allez dans l’espace A bord du missile européen Ariane 5.

Maintenant entièrement déployés, les 18 clips sont actuellement alignés d’environ un millimètre environ. Pour que le télescope réalise une mise au point extrêmement nette, cet alignement doit être ajusté avec précision au 1/10000e de la largeur d’un cheveu humain à l’aide de plusieurs actionneurs pour incliner et même modifier la forme de la pièce si nécessaire.

“Notre miroir principal est segmenté, et ce segment n’a besoin d’aligner qu’une fraction de la longueur d’onde de la lumière”, a déclaré Lee Feinberg, directeur de l’élément de télescope optique au Goddard Space Flight Center de la NASA. “Nous ne parlons pas en microns, nous parlons d’une fraction de longueur d’onde. C’est ce qui est vraiment difficile à gérer avec Webb.”

Assez puissant pour détecter la chaleur d’une abeille jusqu’à la lune

Une fois l’outil ajusté et calibré, le Webb sera 100 fois plus puissant que HubbleSelon la NASA, il est si sensible à l’infrarouge qu’il peut détecter la faible chaleur des abeilles loin de la lune.

Chaque pièce de miroir a été placée sur une prescription qui prend en compte les effets déformants de la gravité sur Terre et la contraction attendue aux températures extrêmement basses dans l’espace. Ils savaient bien que si l’un d’entre eux était agrandi à la taille des États-Unis, les montagnes Rocheuses de 14 000 pieds auraient moins de 2 pouces de haut.

Mais si Webb devait cibler l’étoile brillante d’aujourd’hui, le résultat serait 18 images distinctes “et elles auraient l’air terribles, elles seraient très floues”, a déclaré Feinberg dans une interview, “parce que les principaux segments de miroir n’étaient pas encore alignés”.

Ce fut le prochain grand obstacle pour l’équipe de Webb, cartographiant puis inclinant chaque pièce petit à petit, combinant les 18 images pour former un seul point de lumière parfaitement focalisée. Il s’agit d’un processus itératif en plusieurs étapes qui devrait prendre plusieurs mois.

Mais d’abord, le télescope doit entrer en orbite autour du point de Lagrange à 2 930 000 milles de la Terre où la gravité du Soleil et de la Terre se combinent pour former une poche de stabilité qui permet au vaisseau spatial de rester en place avec une consommation de carburant minimale.


Animation : le télescope spatial Orbit de James Webb par
Télescope spatial James Webb (JWST) métier
Youtube

C’est également le point auquel le parapluie de Webb, de la taille d’un court de tennis, peut fonctionner au maximum, bloquant la chaleur du soleil, de la Terre, de la lune et même de la poussière interplanétaire chaude qui autrement mouillerait le détecteur infrarouge sensible du télescope.

Samedi, certaines parties du miroir s’étaient refroidies à environ moins 340 degrés Fahrenheit, se dirigeant vers une température de fonctionnement d’environ moins 390, soit moins de 40 degrés au-dessus du zéro absolu.

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La verrière Webb fournit le refroidissement nécessaire aux instruments de télescope sensibles pour détecter la faible lumière infrarouge des premières étoiles et galaxies à briller après le Big Bang il y a 13,8 milliards d’années.

Nasa

Pendant que le temps de recharge se poursuit, un détonateur de correction de trajectoire de 4 minutes et 58 secondes devrait être lancé lundi à 14 heures HAE pour modifier la vitesse du vaisseau spatial de 3,4 mph, suffisamment pour le mettre en orbite profonde autour du point de Lagrange 2.

Si tout se passe bien, le télescope restera sur cette orbite de six mois pour le reste de sa durée de vie, libérant ses envies périodiques de rester à la station.

Se préparer à prendre une “bonne photo”

Avec des inserts orbitaux éclairés derrière eux, les ingénieurs vont avancer avec l’alignement des miroirs, l’un des aspects les plus complexes de Webb. publications complexes.

Chaque clip de miroir principal hexagonal de 4,3 pieds de large comporte six actionneurs mécaniques dans une disposition «hexagonale» à l’arrière, permettant un mouvement dans six directions. Le septième actionneur peut pousser ou tirer le centre du clip pour déformer légèrement la courbure si nécessaire.

Après Webb caméra proche infrarouge, ou NIRCam, refroidit à la température de fonctionnement, et Webb ciblera l’étoile brillante afin que l’instrument puisse tracer les réflexions de 18 secteurs, créant une mosaïque montrant leur taille et leur position relatives.

cette tranche de miroir Puis modifiés un par un, en utilisant un déclencheur puis un autre, pour diriger chacun correctement. Des mosaïques supplémentaires seront créées au fur et à mesure que le processus se poursuit et, en fonction du résultat, le processus d’alignement devra peut-être être répété.


Les réseaux sociaux en bref : le télescope spatial James Webb Laser Focus par
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“L’important est de faire en sorte que les dix-huit segments principaux du miroir pointent de la même manière afin que les images aient à peu près la même taille”, a déclaré Feinberg. “Certains d’entre eux peuvent être tellement flous que vous pourriez obtenir un gros point (image d’étoile floue) dans la section 5 et un petit point dans la section 3.”

L’objectif est d’incliner la partie au besoin pour réduire la taille de l’image floue, puis de déplacer plusieurs réflexions vers le même point au centre de l’axe optique du télescope, toutes empilées les unes sur les autres pour produire un seul faisceau de lumière très focalisé.

“Au plus haut niveau, considérez-le comme 18 télescopes séparés alignés à peu près au même niveau”, a déclaré Feinberg. « Et puis nous allons superposer 18 points les uns sur les autres. Nous appelons cela l’empilement d’images. Il s’agit du processus d’inclinaison des principaux segments du miroir afin que les images se superposent.

La clé, dit-il, est “vous devez vraiment avoir un très bon contrôle de ces vélos, une inclinaison très précise, car nous avons besoin que ces 18 points se chevauchent très bien”.

Chacun des 18 clips de rétroviseur principaux de Webb est doté d’un “hexagone” monté à l’arrière avec six actionneurs permettant aux ingénieurs de positionner chacun avec précision. Le septième actionneur peut ajuster la courbure du clip du miroir si nécessaire.

Balle aérospatiale

N’importe quelle pièce peut perdre l’un des six déclencheurs d’inclinaison sans aucun effet. Même la perte du lecteur central peut être compensée dans une certaine mesure en déplaçant légèrement le clip vers le haut ou vers le bas.

Mais des tests approfondis sur le terrain ont montré que les machines de haute technologie sont extrêmement fiables. La procédure a été testée avant le lancement à l’aide d’un modèle à l’échelle du télescope, et Feinberg a déclaré qu’il était convaincu que le processus d’alignement se déroulerait comme prévu.

« Quand aurons-nous progressivement une image de star ? Je pense que c’était vers mars, peut-être fin mars”, a-t-il déclaré.

“Mais la question suivante est de savoir quand aurons-nous des télescopes parfaitement alignés, y compris des miroirs secondaires, optimisés pour les quatre instruments ? Notre plan initial était d’y parvenir quatre mois complets après le début de la mission. Donc ça va être comme fin avril.”

Ce n’est pas encore suffisant pour lancer des observations scientifiques.

Une fois le système optique aligné, l’équipe se concentrera sur les tests et l’étalonnage du NIRCam, de sa caméra composite et de son spectromètre, ainsi que des trois autres spectrographes du télescope. Équipement, L’un d’eux comprend les capteurs de guidage de précision nécessaires pour maintenir le Webb verrouillé sur la cible.

Ce processus prendra deux mois ou plus. Ce n’est qu’alors que l’image ciblée de la « première lumière » sera rendue publique.

“Nous voulons nous assurer que la première image que le monde voit, que l’humanité voit, rende justice à ce télescope de 10 milliards de dollars et non une image de, vous savez, salut, des étoiles”, a déclaré Jane Rigby, scientifique du projet Webb Operations. dans la Déesse.

“Nous prévoyons donc une série d’images” cool “qui seront publiées à la fin de la mise en service lorsque nous commencerons les opérations scientifiques normales conçues pour montrer ce que ce télescope peut faire … et pour libérer tout le monde.”

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