Ad 8 giorni dal lancio, il "James Webb Space Telescope" ha ormai oltrepassato il doppio della distanza lunare, raggiungendo 800 mila km dalla Terra poco prima delle 9, stamattina; l'apertura del complesso origami che lo costituisce è entrato ora nella fase più critica e delicata, rivediamo le ultime tappe, ripartendo da quando ne abbiamo parlato l'ultima volta.
Martedi 28 dicembre, quando in Italia era già sera, è stato effettuato con successo il dispiegamento e il fissaggio delle due enormi strutture di "pallet", contenenti il parasole ripiegato. Mentre il movimento effettivo per abbassare gli elementi di prua e di poppa ha richiesto solo 20 e 18 minuti rispettivamente, il processo complessivo ha richiesto ben 6 ore, a causa delle dozzine di passaggi aggiuntivi necessari (compreso il monitoraggio delle temperature strutturali con l'accensione dei riscaldatori per far lavorare le componenti chiave alle temperature ottimali). L'abbassamento dei due pallet ha segnato l'inizio della fase di spiegamento del parasole, che continuerà almeno fino a domenica 2 gennaio.
Mercoledi 29 dicembre, le due porzioni dello strumento si sono allontanate tra loro: la "Deployable Tower Assembly (DTA)", un elemento cilindrico che separa la porzione esposta al Sole (parasole, pannelli solari, propulsione, avionica e antenna) dal telescopio vero e proprio, si è allungata di 1,2 metri e questo permetterà il completo dispiegamento del parasole garantendo anche una maggiore libertà di movimento e soprattutto un miglior isolamento termico del telescopio. L'estensione ha richiesto ben 6,5 ore, si è conclusa alle 22:24 ed è solo una dei 50 "deployments" che trasformeranno il veicolo in un osservatorio astronomico vero e proprio.
Rendering della estensione di uno dei due tralicci cui sono collegati i parasole - Credits: NASA/Webb/Goddard
Il 30 dicembre, nel primo pomeriggio, si è aperto il "aft momentum flap", una sorta di alettone riflettente montato sull'estremità dell'UPS di poppa, la cui funzione è quella di controbilanciare il momento indotto dalla pressione di radiazione della solare sul parasole dispiegato e che altrimenti rischierebbe di far ruotare su se stesso il telescopio. Il giorno dopo, sempre di pomeriggio in Italia, le coperture del parasole sono state rilasciate tramite la ritrazione della membrana che si è srotolata, nel giro di un'ora.
Arriviamo così all'ultima operazione effettuata, l'allungamento dei due bracci telescopici laterali (mid-booms), divisi in 5 segmenti e a cui sono collegati i teli del parasole, tramite cavi. Quello di sinistra si è esteso nel pomeriggio del 31 gennaio, nel giro di oltre 3 ore. Visto il successo, dopo solo 1h40m si è passati ad estendere l'altro traliccio sulla destra, operazione che ha richiesto quasi 4 ore e che si è conclusa quando in Italia era già iniziato il 2022 da un paio di ore.
Vista della traiettoria di JWST lungo tre direzioni ortogonali. In azzurro la Terra, in verde l'orbita lunare, le tacche blu sono separate di 24 ore - Data source NASA/JPL/Horizons - Processing/Plot: Marco Di Lorenzo
Oggi si dovrebbe concludere il dispiegamento del parasole con la separazione delle 5 membrane che lo costituiscono, realizzate in Kapton ricoperto di alluminio e silicio. Questo dispositivo sarà essenziale ne bloccare la luce solare e disperdere anche il calore nello spazio, in maniera che il telescopio possa lavorare a temperature bassissime. In effetti, nella pagina dedicata sul sito del Webb, dove da giovedì vengono riportate anche le temperature in tempo reale registrate in 4 diversi punti del veicolo, il vano strumentale è già sceso da -145°C a -183°C in meno di 3 giorni, grazie all'ombra proiettata dal parasole!
Nei giorni scorsi, lo scienziato del progetto Michael McElwain, del Goddard Space Flight Center della NASA, ha riferito che “il telescopio Webb e gli strumenti scientifici sono pronti per entrare nell'ombra, senza mai più vedere la luce solare diretta. Una delle caratteristiche di design uniche di Webb è l'utilizzo del raffreddamento passivo grazie ad uno schermo solare a cinque strati, per raggiungere la temperatura operativa del telescopio di 45 Kelvin (-228 °C). [...] La geometria e le dimensioni dello schermo solare sono state determinate in modo tale che il telescopio possa puntare all'interno di una zona che copre il 40% del cielo in un dato momento e possa osservare ovunque nel cielo nell'arco di sei mesi. Questa architettura innovativa consente di avere la sensibilità di Webb limitata dal solo sfondo naturale del cielo (per lo più luce zodiacale), anziché essere compromessa dal bagliore termico dell'osservatorio stesso. Per il lancio, il parasole è stato piegato come un paracadute e riposto sulle strutture a pallet unitari (UPS) di prua e di poppa. Sia il telescopio che le strutture di supporto del parasole sono collegate meccanicamente tra loro e al bus del veicolo spaziale per adattarsi alla carenatura di Ariane 5 e resistere all'ambiente di lancio dinamico".
Il parasole dispiegato durante i test a Terra - Credits: NASA
Intanto, dopo il completamento di due manovre di correzione a metà rotta, il team Webb ha determinato che nel veicolo rimane abbastanza propellente da consentire le operazioni scientifiche per oltre 10 anni, dunque ben oltre il requisito minimo di cinque anni di vita operativa. L'analisi ha infatti mostrato che, grazie alla precisione del lanciatore Ariane, è stato necessario meno propellente del previsto per correggere la traiettoria di Webb verso il punto di Lagrange L2 e così l'osservatorio avrà a disposizione molto più propellente per le manovre successive, sebbene svariati fattori potrebbero in definitiva influenzare la durata di vita di Webb. Il propellente, infatti, è necessario non solo per le correzioni "a metà rotta" e per l'inserimento in orbita attorno a L2, ma anche per le funzioni necessarie durante la fase operativa, comprese le manovre di "mantenimento in stazione" (con l'accensione di piccoli propulsori per regolare l'orbita attorno a L2) e di "momentum management", per mantiene l'orientamento corretto di Webb nello spazio.
Aggiornamento 3 gennaio 2022
Ieri sera la diretta non è andata in onda perchè il team di Web ha deciso di rimandare l'operazione finale di separazione/tensionamento dei parasole a oggi. La motivazione di questa decisione sarebbe quella di sfruttare l'elasticità nella schedula delle operazioni per "studiare meglio l'alimentazione del telescopio e come esso si comporta nello spazio", speriamo solo che questo non sia sintomo di qualche difficoltà incontrata nelle operazioni di deployment!
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