Negli ultimi giorni di marzo nello spazio è iniziata la fase di allineamento dei 18 segmenti che compongono lo specchio del James Webb Space Telescope. Queste operazioni, che dureranno circa tre mesi, servono per allineare i vari specchi in modo che lavorino all’unisono, si tratta a tutti gli effetti di effettuare dei movimenti meccanici su ogni segmento, seguiti da test e verifiche. A inizio febbraio i ricercatori della NASA hanno inoltre osservato i primi fotoni che hanno attraversato il telescopio, rilevati dalla Near Infrared Camera (NIRCam).
Queste prime rilevazioni ottenute dall NIRCam, che arriveranno per tutti i prossimi mesi, non saranno delle vere e proprie immagini, ma serviranno per regolare le operazioni di calibrazione degli specchi. Esse dovranno infatti essere estremamente precise e quindi adattate man mano. La NASA ha scritto un particolare paragone sul suo blog in merito a queste operazioni.
Se il Webb avesse le dimensioni degli Stati Uniti, ogni segmento sarebbe grande come il Texas. La precisione con cui questi specchi vanno allineati equivale a muovere questi segmenti delle dimensioni di una Stato di meno di 4 centimetri. Questo equivale a 50 nanometri nel caso del vero James Webb. Nei prossimi tre mesi tutte queste operazioni sono state divise in sette fasi.
Le sette fasi di preparazione del telescopio
1- Segment Image Identification
Per prima cosa la NASA dovrà allineare lo specchio relativamente all’intero telescopio, cioè a tutti gli effetti muovere leggermente l’intero sistema (e lo specchio) in modo che osservi una porzione ben precisa di cielo. Questo verrà fatto per puntare una stella ben luminosa, la HD 84406. Di essa verranno scattate delle foto. Queste, che la NASA chiama “immagini a segmenti” saranno 18 foto diverse della stessa stella, una per ogni segmento. Esse saranno diverse fra di loro, sfocate ognuna in un modo diverso. I 18 specchi verranno mossi un po’ alla volta, per capire quale specchio ha prodotto ogni sfocatura.
2- Segment Alignment
Una volta ottenute le varie immagini si potrà eseguire l’allineamento dei segmenti. Questa viene fatta spostando leggermente lo specchio secondario e sfocando tutte le immagini ottenute. In questo modo, con un’analisi matematica chiamata Phase Retrieval, viene trovato “l’errore” di ogni specchio e sistemato. Una volta completata questa operazione si avranno 18 segmenti che funzioneranno correttamente, ma ancora non come fossero uno specchio unico.
3. Image Stacking
In questa fase le immagini scattate dai 18 segmenti vengono sovrapposte una sull’altra in modo che formino una singola immagine. Questa operazione viene eseguita per sei specchi alla volta, cioè in tre fasi.
4. Coarse Phasing
Ora i 18 segmenti lavorano ancora come 18 specchi diversi. Per questo vengono allineati con una precisione inferiore alla lunghezza d’onda della luce. Il Coarse Phasing misura lo spostamento verticale per ogni specchio e lo corregge. Viene utilizzata una tecnologia chiamata Dispersed Fringe Sensing, con la quale vengono catturate 20 diverse coppie di spettri di luce, con l’uso di segmenti speculari.
5. Fine Phasing
In questa fase vengono ridotti tutti gli errori di allineamento rimasti. Viene utilizzata la stessa tecnica usata durante la fase due, ma non più con lo specchio secondario, ma con determinati elementi ottici contenuti all’interno della strumentazione scientifica. Questa fase potrà essere ripetuta durante tutta la vita operativa del Webb nel caso fosse necessario.
6. Telescope Alignment Over Instrument Fields of View
Ora il telescopio sarà pronto per funzionare nel campo visivo della NIRCam ma non ancora in quello degli altri strumenti scientifici. Vengono ora eseguite diverse misurazioni, con ciascuno degli strumenti rimanenti: la Mid-Infrared Instrument (MIRI); il Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) e il Near InfraRed Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS). Un algoritmo calcola le eventuali altre modifiche all’allineamento degli specchi da effettuare.
7. Iterate Alignment for Final Correction
A questo punto vengono effettuate nuovamente le correzioni della fase cinque, ed eseguite delle foto di test per controllare il corretto allineamento e funzionamento di ogni strumento. Tutto questo processo, che dovrebbe durare circa tre mesi, è molto flessibile e potrà vedere delle fasi ripetute alcune volte, o fasi precedenti eseguite nuovamente.
La spiegazione originale di queste sette fasi è stata realizzata da Scott Acton e da Chanda Walker di Ball Aerospace e da Lee Feinberg del Goddard Space Flight Center della NASA.
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