Specchi Webb/NASA

Lo specchio primario del James Webb Space Telescope alla NASA Goddard. Lo specchio secondario è lo specchio rotondo situato all'estremità dei lunghi bracci, che vengono ripiegati nella loro configurazione di lancio. Gli specchi di Webb sono ricoperti da uno strato d'oro microscopicamente sottile, che li ottimizza per riflettere la luce infrarossa, che è la lunghezza d'onda primaria della luce osservata da questo telescopio. Foto: NASA/Chris Gunn

Uno degli obiettivi scientifici del telescopio spaziale James Webb è quello di guardare indietro nel tempo fino a quando le galassie erano giovani. Webb lo fa osservando galassie molto distanti, a oltre 13 miliardi di anni luce da noi. Per vedere oggetti così lontani e deboli, Webb ha bisogno di un grande specchio. La sensibilità di un telescopio, o la quantità di dettagli che può vedere, è direttamente correlata alla dimensione dell'area dello specchio che raccoglie la luce dagli oggetti osservati. Un'area più ampia raccoglie più luce, proprio come un secchio più grande raccoglie più acqua durante una pioggia che uno piccolo.

Gli scienziati e gli ingegneri del Webb Telescope hanno stabilito che uno specchio primario di 6,5 metri di diametro è ciò che era necessario per misurare la luce proveniente da queste galassie distanti. Costruire uno specchio così grande è stato impegnativo, anche per l’uso a terra. Uno specchio così grande non era mai stato lanciato nello spazio!

Se lo specchio da 2,4 metri del telescopio spaziale Hubble fosse sufficientemente grande per Webb, sarebbe troppo pesante per essere lanciato in orbita. Il team Webb ha dovuto trovare nuovi modi per costruire lo specchio in modo che fosse abbastanza leggero (solo un decimo della massa dello specchio di Hubble per unità di area) ma molto resistente.

Il team del Webb Telescope ha deciso di realizzare i segmenti dello specchio in berillio, che è allo stesso tempo resistente e leggero. Ogni segmento pesa circa 20 chilogrammi (46 libbre).

Anche il team del Webb Telescope ha deciso di farlocostruire lo specchio a segmenti su una struttura pieghevole , come le foglie di un tavolo a ribalta, in modo che possa entrare in un razzo. Lo specchio si aprirebbe quindi dopo il lancio. Ciascuno dei 18 segmenti dello specchio di forma esagonale ha un diametro di 1,32 metri (4,3 piedi), da piatto a piatto. (Lo specchio secondario di Webb ha un diametro di 0,74 metri.)

La forma esagonale consente uno specchio segmentato approssimativamente circolare con "alto fattore di riempimento e simmetria sei volte". Un elevato fattore di riempimento significa che i segmenti si incastrano senza spazi vuoti. Se i segmenti fossero circolari, ci sarebbero degli spazi tra loro. La simmetria è buona perché sono necessarie solo 3 diverse prescrizioni ottiche per 18 segmenti, 6 di ciascuno (vedi diagramma sopra a destra). Infine, è auspicabile una forma complessiva dello specchio approssimativamente circolare perché ciò focalizza la luce nella regione più compatta dei rilevatori. Uno specchio ovale, ad esempio, darebbe immagini allungate in una direzione. Uno specchio quadrato invierebbe molta luce fuori dalla regione centrale.

Ciascuno degli specchi di Webb ha una designazione individuale. A, B o C indicano quale delle tre prescrizioni speculari è un segmento. Le foto mostrano la versione di volo di ogni specchio del telescopio!

Una volta nello spazio, far sì che questi specchi si concentrino correttamente sulle galassie lontane è un’altra sfida. Gli attuatori, o minuscoli motori meccanici, forniscono la risposta per ottenere una messa a fuoco unica e perfetta. I segmenti dello specchio primario e lo specchio secondario vengono mossi da sei attuatori fissati sul retro di ciascun pezzo dello specchio. I segmenti dello specchio primario hanno anche un attuatore aggiuntivo al centro che ne regola la curvatura. Lo specchio terziario del telescopio rimane fermo.

Lee Feinberg, Webb Optical Telescope Element Manager presso la NASA Goddard, spiega: "Allineare i segmenti dello specchio primario come se fossero un unico grande specchio significa che ogni specchio è allineato a 1/10.000 dello spessore di un capello umano. Ciò che è ancora più sorprendente è che gli ingegneri e gli scienziati che lavorano sul telescopio Webb hanno dovuto letteralmente inventare come farlo."

Questi schemi mostrano il retro degli specchi e gli attuatori. Credito: ASU/NASA