Il 25 dicembre sarà il primo anniversario del lancio del James Webb, il telescopio spaziale più ambizioso mai progettato, costruito e lanciato dall’umanità. Piegato e compresso a bordo di un razzo Ariane 5, il telescopio è partito alla volta dello spazio, dove ha viaggiato per mesi fino a raggiungere il punto lagrangiano L2 del sistema Terra-Sole, attorno a cui sta orbitando proprio in questo momento. Come sta ora il telescopio? Qual è il suo stato attuale? Come sono andati questi primi mesi di lavoro?

Abbiamo raccolto in questo articolo gli aggiornamenti più importanti sull’andamento delle operazioni del Webb, in particolare riguardo alla sua alimentazione, ai micrometeoroidi che lo colpiscono, al malfunzionamento di uno degli strumenti scientifici. Ci sono voluti anni di sviluppo e test approfonditi prima di un lancio e dispiegamento di successo, a cui sono seguiti un raffreddamento accuratamente gestito, l’allineamento preciso degli specchi e la calibrazione degli strumenti. Tutto questo per arrivare alle prime immagini a colori, realizzate e rese pubbliche a luglio di quest’anno.

Il problema dei micrometeoroidi

Negli ultimi mesi, circa 14 micrometeoroidi delle dimensioni di granelli di polvere hanno colpito lo specchio primario di Webb, un occhio di 6.5 metri di diametro composto da 18 segmenti esagonali. La capacità visiva del telescopio rimane inalterata, ma considerati gli impatti, il team che si occupa della missione ha deciso di adattare le operazioni del telescopio. Questo per evitare di affrontare direttamente le cosiddette “zone di evitamento di micrometeoroidi”.

I pianificatori del Webb sapevano di doversi aspettare urti di micrometeoroidi, infatti il telescopio è stato progettato per resistere a questo tipo di “scontri”. Tuttavia, dopo che un impatto alla fine di maggio ha causato più danni di quanto previsto dai modelli, il personale della missione ha iniziato a studiare dei modi per ridurre questi eventi. Webb rimane comunque molto vulnerabile: il suo specchio primario è vasto ed esposto direttamente allo spazio, a differenza per esempio di quello di Hubble, più piccolo e schermato da un involucro protettivo.

Un team di esperti riuniti per analizzare l’impatto di maggio ha stabilito che l’evento è stato un colpo di sfortuna, perché un micrometeoroide con un’energia insolitamente alta ha colpito un’area più vulnerabile dello specchio. Tuttavia, gli scienziati hanno stabilito che valeva la pena modificare le osservazioni del Webb, per ridurre ulteriormente le probabilità di un altro impatto del genere sulla vasta superficie di raccolta della luce.

L’efficienza dei pannelli solari di Webb

A differenza di Hubble, sul James Webb non sarà possibile effettuare alcun lavoro di manutenzione diretta. Il telescopio per funzionare ha bisogno di propellente e di energia elettrica. Il primo è indispensabile per garantire il mantenimento dell’orbita attorno al punto lagrangiano L2, oltre a permettere la movimentazione del telescopio per cambiare leggermente il suo orientamento. Il propellente consiste in idrazina e protossido di azoto, utilizzati insieme e per ora sembra essercene più di quanto previsto inizialmente, anche grazie alla precisione di lancio dell’Ariane V.

I pannelli solari, disposti in un array installato a lato della piattaforma dell’osservatorio, assicurano invece la produzione di energia elettrica, necessaria per mantenere tutti i sistemi sempre attivi e funzionanti, oltre a garantire le comunicazioni con la Terra.

In realtà, il Webb consuma meno energia di quanto si possa pensare. Per alimentare l’intero telescopio è necessario solo un kilowatt, equivalente alla potenza utilizzata per scaldare un pranzo nel microonde. La NASA ha affermato che Webb rimarrà completamente efficiente dal punto di vista energetico anche a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra, alimentato in modo affidabile dal pannello solare.

L’array solare agisce come una piccola centrale energetica per il telescopio, fornendo energia a tutti gli strumenti scientifici, ai sistemi di comunicazione e di propulsione. Il ridimensionamento è di 2 kW: tiene conto del degrado che si verificherà nel tempo a causa delle condizioni nello spazio e dell’usura.

L’imprevisto: il malfunzionamento di MIRI

Poco dopo che il Webb ha iniziato le sue operazioni scientifiche nel luglio di quest’anno, si è verificato un problema con una modalità su uno dei suoi strumenti, il Mid InfraRed Instrument (MIRI). Si trattava della modalità di spettroscopia a media risoluzione (Mid Resolution Spectroscopy, MRS), che ha smesso di funzionare il 24 agosto.

Il problema è stato causato da un aumento di attrito in un pezzo di hardware, che modifica il filtro utilizzato dalla modalità MRS per consentirgli di passare da una lunghezza d’onda all’altra nel corso delle osservazioni. I team che si sono occupati delle indagini hanno deciso di smettere di usare la modalità mentre capivano quale fosse il problema. Circa un mese fa, gli ingegneri hanno trovato il modo di affrontare il problema e la modalità MRS è stata riattivata, utilizzabile ora in modo sicuro. La modalità verrà utilizzata per studiare i poli di Saturno, che sono visibili a Webb solo per un breve periodo.

Le future osservazioni utilizzando la modalità MRS saranno limitate, per assicurarsi che il pezzo di hardware problematico continui a essere sano ed equilibrato. Se continua a funzionare bene, non dovrebbero ripresentarsi problemi simili in futuro.

Le conferme arrivano dalle immagini

Ciò che sta facendo il Webb è semplicemente sbalorditivo. Nessuno, neppure ingegneri, scienziati, tecnici e ricercatori che da anni ci lavorano, si aspettava una resa simile. Quello che stiamo riuscendo a osservare dell’Universo a infrarossi va oltre ogni immaginazione: si sta spiegando dinnanzi a noi un cosmo più bello, ricco e maestoso di qualsiasi nostra fantasia.

Al tempo stesso, la sensibilità degli strumenti di Webb è talmente alta da aver lasciato i ricercatori di stucco. Interi gruppi stanno lavorando a nuove pipeline di analisi dati per poter comprendere a fondo i risultati dei Webb, che sono troppo precisi rispetto alle capacità dei nostri software di gestione e analisi.

Con ciò che il telescopio sta raccogliendo, si stanno riempiendo interi cataloghi online, ora dopo ora, giorno dopo giorno. E mentre gli scienziati pubblicano alcuni degli scatti più belli realizzati dalla NIRCam nel vicino infrarosso o a partire dai dati di MIRI nel medio infrarosso, tutti restano esterrefatti per i dettagli che il Webb sta riuscendo a mettere in risalto.

Tante sorprese ancora ci aspettano, e finché il telescopio rimane in buona salute e gli esperti riescono a gestire con competenza e costanza i problemi che ne ostacolano la strada, il Webb continua a viaggiare, pronto a regalarci storie e meraviglie dal cosmo lì fuori.

È possibile seguire il James Webb lungo la sua orbita in tempo reale a questo link.