Cermin Teleskop Webb NASA Menghancurkan ‘Prakiraan Paling Optimis’ Setelah Penyelarasan Akhir
NASA mengatakan “kinerja optik dari James Webb Space Telescope (JWST) yang baru lahir…tetap lebih baik daripada…perkiraan paling optimistis” setelah menyelesaikan penyelarasan cermin yang memecahkan rekor.
Antara 7 dan 14 tahun di belakang jadwal dan anggaran dengan faktor 2 hingga 10, roket Arianespace Ariane 5 mengirim Teleskop Webb dalam perjalanannya ke luar angkasa pada 25 Desember 2021. Teleskop JWST seberat 6,2 ton (kira-kira 13.600 lb) hampir setengah berat Saat lepas landas seperti Teleskop Luar Angkasa Hubble NASA yang ikonik meskipun mengisi cermin seperti origami yang belum pernah terjadi sebelumnya dengan lebih dari enam kali total area pengumpulan Hubble. Kombinasi pengurangan massa yang ekstrem dan kerumitan yang tidak biasa yang diperlukan untuk meluncurkan cermin sebesar itu dari Bumi dengan roket seperti Ariane 5 membantu sebagian menjelaskan mengapa Teleskop Webb membutuhkan waktu begitu lama (~18 tahun) dan mahal (~$9,7 miliar) untuk merancang , mengembangkan, dan membangun.
Namun, akhirnya dirilis. Ariane 5 melakukan sebagian besar pekerjaan, mengirimkan teleskop pada lintasan – dengan bantuan dari pendorong onboard – yang akan mengarahkannya ke titik Lagrange Matahari dan L2 yang terletak 1,5 juta kilometer (~ 950.000 mil) dari Bumi. Mungkin yang paling melegakan dalam sejarah observatorium luar angkasa, proses penyebaran Teleskop Webb yang sangat kompleks diselesaikan tanpa satu masalah besar pun. 30 hari setelah lepas landas, teleskop – yang dikerahkan sepenuhnya – mencapai orbit operasionalnya.
Selama empat bulan terakhir, sebagai perbandingan, hampir semua pekerjaan JWST berfokus pada penyelarasan dan kalibrasi yang jauh lebih tidak jelas dan jauh lebih kecil. Masing-masing dari 18 segmen cermin utama JWST perlahan tapi pasti menahan mikrometer demi mikrometer pada posisinya sementara area teleskop yang luas secara perlahan didinginkan hingga suhu sekitar – penting untuk kinerja maksimum. Pada saat yang sama, semua instrumen awal Webb mencapai cahaya pertama dan memasuki tahap awal kalibrasi dan commissioning. Hanya setelah instrumen dikalibrasi dengan susah payah, cermin disejajarkan dengan sempurna, dan instrumen kritis didinginkan hingga suhu serendah -449°F (-267°C), Webb dapat mulai mengamati alam semesta dan merevolusi subset besar ilmu ruang angkasa.
Langkah pertama dan terpenting – menyelaraskan cermin – sekarang selesai. Proses penyelarasan dimulai pada Februari 2022, enam minggu setelah lepas landas. Pertama, gambar diambil dengan cermin yang tidak sejajar untuk membantu menentukan dengan tepat keadaannya. Satu per satu, masing-masing dari 18 segmen cermin Webb dipindahkan secara individual untuk menentukan gambar mana yang menjadi tanggung jawab masing-masing cermin, memungkinkan pengontrol bumi untuk memfokuskan dengan tepat setiap tampilan cermin dari bintang target. Dalam proses yang dikenal sebagai ‘fase kasar’, setelah 18 titik optik ini telah diselesaikan dengan baik dan melekat pada segmen cermin tertentu, segmen tersebut secara bertahap diorientasikan di atas satu sama lain untuk menghasilkan satu gambar.
“Kasar” sangat menurunkan presisi yang hampir tak terduga yang diperlukan untuk menyelesaikan gerakan. Untuk mencapai potensi penuhnya, setiap segmen cermin Teleskop Webb harus disejajarkan dalam jarak 50 nm dari satu sama lain. Menurut NASA, “Jika cermin Webb awal adalah ukuran Amerika Serikat, maka setiap fragmen akan menjadi ukuran Texas, dan tim perlu menyelaraskan ketinggian bagian berukuran Texas satu sama lain dengan akurasi sekitar 1,5 inci.”
Ini diikuti oleh peningkatan halus, yang melibatkan serangkaian operasi yang lebih esoteris yang dirancang untuk memfokuskan cermin semaksimal mungkin. Gambar yang dihasilkan kemudian dimodifikasi untuk menyelaraskannya dengan bidang pandang masing-masing dari empat instrumen sains utama Webb. Terakhir, beberapa langkah dari proses penyelarasan tujuh langkah telah sepenuhnya didesain ulang atau disempurnakan untuk mengoptimalkan cermin demi kepuasan pencipta Earthbound dan pengguna potensial.
Pada akhirnya, penyelarasan Teleskop Webb sukses luar biasa, menghasilkan gambar yang lebih jelas dan lebih murni daripada “prediksi paling optimis” yang dibuat oleh para insinyurnya. NASA mengatakan gambar itu sangat detail sehingga secara efektif mencapai resolusi fisik cermin seukuran Teleskop Webb, yang berarti gambar itu harus melanggar hukum fisika yang diketahui untuk menyelesaikan detail lainnya.
Dengan penyelarasan cermin selesai, JWST hanya memiliki satu rintangan utama yang tersisa sebelum operasi ilmiah dapat dimulai: operasi perangkat. Commissioning adalah pernyataan komprehensif yang mencakup berbagai kalibrasi, analisis, pengujian, dan pengoptimalan yang diperlukan untuk memverifikasi bahwa keempat alat JWST utama berperilaku seperti yang diharapkan dan melakukan pekerjaan yang dirancang untuk dilakukan seakurat dan seandal mungkin.
Pada titik tertentu, penggunaan instrumen ilmiah yang sangat kompleks menjadi serupa dengan bentuk seni, dan tingkat kepercayaan tertentu harus dibangun antara ilmuwan dan instrumen komersial yang mereka harapkan sebelum mereka dapat dengan yakin memaku pahat ke marmer dan mulai menggali ke dalam. alam semesta dengan lebar dan detail yang belum pernah terjadi sebelumnya. Jika operasi berjalan semulus penyebaran dan penyelarasan, tim JWST mungkin siap untuk menangkap dan berbagi pengamatan teleskop pertama yang dapat ditindaklanjuti dari alam semesta pada awal Juli 2022.
“Pemikir jahat. Sarjana musik. Komunikator yang ramah hipster. Penggila bacon. Penggemar internet amatir. Introvert.”
