James Webb Space Telescope

James Edwin Webb

Segundo administrador da NASA
1961 - 1968

James Edwin Webb nasceu em Tally Ho, Carolina do Norte, Estados Unidos, em 1906. Webb se formou em Artes e Educação em 1928 pela Universidade da Carolina do Norte e em Direito pela Universidade George Washington em 1936.

Ele não era cientista nem engenheiro, tendo uma vida mais voltada para o serviço público, embora tenha seguido a carreira militar como segundo-tenente do Corpo de Fuzileiros Navais, servindo como piloto de 1930 a 1932 e participando da Segunda Guerra Mundial. Em fevereiro de 1961, foi convidado pelo presidente John F. Kennedy para assumir o cargo de administrador da NASA. Ele relutou em aceitar uma oferta de emprego do presidente, pensando que alguém com um conhecimento mais profundo de ciência ou tecnologia poderia lidar melhor com o trabalho, mas Kennedy queria alguém com perspicácia política e habilidades de gerenciamento para ajudar a agência a amadurecer.

James Webb permaneceu no cargo durante a maior parte da década de 60, dirigindo o programa Apollo que levou o homem à lua. Ele defendeu um equilíbrio entre voo espacial tripulado e atividade científica, pois isso fortaleceria a educação universitária e a indústria aeroespacial dos EUA. Durante o mandato de Webb, a agência investiu no desenvolvimento de espaçonaves robóticas para explorar o ambiente lunar antes da chegada dos astronautas, ajudando a NASA a lançar mais de 75 missões para a exploração de planetas, estrelas e do universo.

A Origem do
James Webb Space Telescope

O Space Telescope Science Institute (STScI) incessantemente desempenhou um papel fundamental na definição e desenvolvimento do Telescópio Espacial James Webb. O trabalho no projeto começou há mais de 30 anos no STScI com uma ligação do diretor do instituto, Riccardo Giacconi, para "pensar na próxima grande missão além do Hubble". O desenvolvimento do conceito da missão ocorreu em setembro de 1989, com um workshop realizado no STScI, antes do lançamento do HST. O workshop, The Next Generation: 10 m Class UV-Visible-IR sucessor do Hubble, explorou as oportunidades científicas e os desafios tecnológicos de tal missão e baseou-se em pesquisas anteriores até o momento.

A principal função do JWST será capturar e analisar as assinaturas de luz infravermelha da formação das primeiras estrelas e galáxias há 13,5 bilhões de anos, aproximadamente 200 milhões de anos após o Big Bang. Mas seus quatro instrumentos a bordo também estudarão as atmosferas de exoplanetas rochosos que orbitam estrelas próximas para determinar sua adequação à vida e a composição dos planetas externos do nosso sistema solar. O JWST é um feito impressionante de engenharia envolvendo milhares de cientistas e engenheiros de 24 países da academia, indústria e três agências espaciais: NASA, a Agência Espacial Canadense e a Agência Espacial Europeia.

Dimensões do JWST

O Telescópio Webb de seis toneladas foi projetado para ser lançado a bordo do foguete Ariane 5, que é um pouco menor que o ônibus espacial, sendo usado para lançar o Telescópio Espacial Hubble. O Webb é meticulosamente configurado e compactado para se aninhar dentro do foguete, com seu painel solar e torre de espelho retraídos e seu espelho primário, protetor solar, espelho secundário, antenas de comunicação e flap de impulso dobrados.

À medida que viaja para o seu destino, o telescópio se desdobra gradualmente em uma complexa façanha de engenharia que o transforma de uma construção semelhante a uma caixa em um telescópio do tamanho de uma quadra de tênis.

JWST x Hubble

O JWST finalizado é 100 vezes mais poderoso que o Hubble. Seu espelho de 6.5m de diâmetro é três vezes maior e mais de um décimo mais leve, para visualizar objetos mais distantes através de comprimentos de onda do infravermelho médio. Cinco protetores solares isolantes de 21m de comprimento e um refrigerador mecânico irão resfriar o telescópio e os instrumentos entre -197°C e -231°C para evitar que o calor ambiente do telescópio interfira na radiação do Universo primordial. O observatório orbitará longe o suficiente da Terra e da lua para evitar a luz refletida. Toda essa estrutura se dobra em uma fuselagem de foguete e se desdobrando de forma autônoma no espaço.

Com um espelho que se eleva sobre dois andares de altura e um escudo térmico do tamanho de uma quadra de tênis, o Telescópio Webb é o maior já lançado ao espaço. Os designers do JWST combinaram o melhor dos dois mundos: um telescópio que começa pequeno e se expande no espaço.

Olho no céu

A parte mais importante do projeto do JWST é seu espelho primário gigante. Os telescópios funcionam usando seus espelhos para coletar luz, quanto mais luz um espelho de telescópio coleta, mais nítida é a imagem e mais fundo no espaço o telescópio pode ver. O espelho de Webb tem uma área 5 vezes maior que a do Hubble e 45 vezes maior que a do Spitzer.

Um espelho grande é ainda mais importante para telescópios infravermelhos. A clareza das imagens de um telescópio, ou "resolução", é determinada pelo tamanho do espelho em comparação com o comprimento de onda da luz. Como o infravermelho tem um comprimento de onda mais longo, é necessário um espelho maior para produzir uma imagem de qualidade.

O espelho primário de Webb consiste em 18 segmentos hexagonais que juntos têm um diâmetro de mais de 6,6 metros. Estes segmentos possuêm seis lados, pois de acondo com estudos, essa configuração permite que os segmentos formem um círculo, a melhor forma para um espelho de telescópio.

O espelho guardado no foguete se abre depois que o telescópio é estendido, os segmentos inicialmente olham para diferentes pontos no céu. No solo, os operadores do Webb seguem um meticuloso processo de alinhamento dos segmentos para que todos foquem-se no mesmo ponto. Depois que os operadores terminam, os segmentos agem como um único espelho unificado.

O Webb mapeia um novo território de várias maneiras, desde seu design inovador, seu tamanho, seu desdobramento no espaço e, finalmente, até as imagens de luz infravermelha de alta resolução que fornecerá ao longo de sua missão. Os sucessos e descobertas de sua missão influenciarão a astronomia por muitos anos.

Estudos Científicos

Galáxias

As primeiras imagens de Webb

Mergulhe no propósito e no significado da primeira coleção de imagens e dados coloridos de Webb, lançada em 12 de julho de 2022.

Após seis meses de desdobramento , teste de instrumentos e, finalmente, coleta de dados, a missão do Telescópio Espacial James Webb lançou sua primeira coleção de imagens coloridas e outros dados em 12 de julho de 2022. Esta coleção demonstra que o telescópio está funcionando corretamente e mostra o que pode fazer - revelar um universo diferente de tudo que já vimos antes.

Antes das primeiras imagens

Como o maior e mais complexo observatório já lançado no espaço, o Webb passou por um longo período de preparação antes de poder iniciar o trabalho científico. Devido ao design sem precedentes do Webb e ao processo de desdobramento exclusivo pós-lançamento, o processo de comissionamento pré-científico recebeu muita atenção. Imagens notáveis deram ao público uma janela para o mundo dos engenheiros e cientistas de instrumentos da Webb enquanto eles trabalhavam para alinhar os 18 segmentos primários do espelho, incluindo as imagens de "selfie" prontas para a mídia social do telescópio .

Essas imagens de avaliação serviram como um emocionante pré-show para as primeiras imagens coloridas e dados espectroscópicos do Webb, que mostram pela primeira vez todas as capacidades do telescópio, com os espelhos alinhados e todos os instrumentos totalmente operacionais. As primeiras imagens servem como pontapé inicial para a fase operacional do Webb, antevendo a ciência que está por vir.

Criando as primeiras imagens de Webb

Decidir o que Webb deveria procurar primeiro foi um projeto que durou muitos anos. A tarefa foi uma parceria internacional entre a NASA, a ESA (Agência Espacial Européia), a Agência Espacial Canadense e o Instituto de Ciência do Telescópio Espacial (STScI). O brainstorming começou mais de cinco anos antes do lançamento do Webb em dezembro de 2021. Os objetivos: mostrar as capacidades sem precedentes do Webb e entregar um “uau” tanto para os astrônomos quanto para o público, para iniciar as operações científicas e criar entusiasmo para o futuro.

Uma vez lançado o Webb e no espaço, cada um de seus instrumentos teve que ser testado em vários modos de operação . Esses modos incluem imagem padrão, bem como espectroscopia e várias técnicas de mascaramento que permitem ao telescópio detectar fontes fracas de luz ao lado de fontes muito brilhantes. Depois que cada um dos quatro instrumentos científicos e dezessete modos de Webb foi totalmente testado e recebeu luz verde de suas equipes científicas e de engenharia, as primeiras imagens e outros dados foram capturados e entregues à equipe de imagem para processamento. Todos os dados brutos dos telescópios passam por processamento para que as características científicas possam ser separadas da estática visual e dos efeitos do próprio hardware.

Uma equipe multidisciplinar de mais de 25 pessoas no STScI - incluindo cientistas de instrumentos, especialistas em imagens, escritores e artistas seguiu um cronograma cuidadosamente planejado por um mês para produzir a coleta das primeiras imagens e dados espectroscópicos - as informações detalhadas que o Webb pode ler em comprimentos de onda de luz .

Qual é o próximo?

Ciência! Uma parte do tempo de observação do Webb em seus primeiros cinco meses é dedicada ao programa Early Release Science , e esses dados são disponibilizados para a comunidade de astronomia imediatamente para que eles possam aprender sobre as capacidades do Webb e como fazer o melhor uso de seus instrumentos.

Os astrônomos que trabalharam no desenvolvimento do Webb e seus instrumentos têm tempo garantido para usar o observatório para a ciência durante seus três primeiros ciclos de observação planejados. Esses programas de Observação de Tempo Garantido exploram e demonstram ainda mais as capacidades do Webb, abrangendo uma ampla gama de tópicos científicos, incluindo observações de “campo profundo” — o tipo de longa observação de um trecho do céu que ficou famoso pelo Telescópio Espacial Hubble.

Membros da comunidade de astronomia geral se inscreveram e foram aprovados para usar o Webb durante seu primeiro ciclo de observações científicas, chamado de programas Observadores Gerais . Esses estudos científicos marcam o início oficial das operações científicas gerais do Webb — o trabalho para o qual ele foi projetado. Os astrônomos usarão o Webb para observar o universo, analisar os dados coletados e publicar artigos científicos sobre suas descobertas.

Além do que já está planejado para o Webb, há descobertas inesperadas que os astrônomos não podem antecipar. Um exemplo: em 1990, quando o Telescópio Espacial Hubble foi lançado, a energia escura era completamente desconhecida. Agora é uma das áreas mais emocionantes da astrofísica. O que Webb descobrirá?