Ongeveer 1 miljoen mijl verwijderd van de dichtstbijzijnde oogchirurg, NASA's James Webb Space Telescope zal in staat zijn om zijn eigen visie te perfectioneren terwijl hij in een baan om de aarde is.

Hoewel de Webb-telescoop zich zal concentreren op sterren en sterrenstelsels op ongeveer 13,5 miljard lichtjaar afstand, zijn zicht doorloopt een soortgelijk proces als wanneer u een laserzichtcorrectie-operatie zou ondergaan om u te kunnen concentreren op een object van 10 voet aan de andere kant van de kamer. In een baan om het tweede Lagrange-punt van de aarde (L2), verre van de hulp van een terrestrische arts, Webb zal zijn bijna-infraroodcamera (NIRCam) -instrument gebruiken om zijn primaire spiegelsegmenten ongeveer 40 dagen na de lancering uit te lijnen, zodra ze uit hun niet-uitgelijnde opbergpositie zijn uitgevouwen en zijn afgekoeld tot hun bedrijfstemperatuur.

Laserzichtcorrectiechirurgie hervormt het hoornvlies van het oog om onvolkomenheden te verwijderen die zichtproblemen zoals bijziendheid veroorzaken. Het hoornvlies is het oppervlak van het oog; het helpt de lichtstralen op het netvlies aan de achterkant van het oog te concentreren, en hoewel het uniform en glad lijkt, het kan misvormd en pokdalig zijn met deuken, kuiltjes, en andere onvolkomenheden die het gezichtsvermogen van een persoon kunnen beïnvloeden. De relatieve positionering van Webb's primaire spiegelsegmenten na lancering zal het equivalent zijn van deze cornea-imperfecties, en ingenieurs op aarde zullen correcties moeten aanbrengen in de posities van de spiegels om ze op één lijn te brengen, ervoor zorgen dat ze scherpe, gefocuste beelden.

Deze correcties worden gemaakt via een proces dat wavefront-detectie en -controle wordt genoemd, die de spiegels uitlijnt tot binnen tientallen nanometers. Tijdens dit proces, een golffrontsensor (in dit geval NIRCam) meet eventuele onvolkomenheden in de uitlijning van de spiegelsegmenten die voorkomen dat ze als een enkele werken, Spiegel van 6,5 meter (21,3 voet). Een oogchirurg die wavefront-geleide laserzichtcorrectiechirurgie uitvoert (een proces dat is verbeterd door technologie die is ontwikkeld om de spiegels van Webb te vormen) meet en brengt op dezelfde manier eventuele inconsistenties in het hoornvlies in kaart. Het systeem stuurt deze gegevens naar een laser, de chirurg past de procedure voor het individu aan, en de laser hervormt het hoornvlies volgens die procedure en laat het weer opduiken.

Ingenieurs op aarde zullen geen laser gebruiken om Webb's spiegels te smelten en opnieuw vorm te geven (voel je vrij om een ​​zucht van verlichting te slaken); in plaats daarvan, ze zullen NIRCam gebruiken om afbeeldingen te maken om te bepalen hoeveel ze nodig hebben om elk van de 18 primaire spiegelsegmenten van de telescoop aan te passen. Ze kunnen de spiegelsegmenten aanpassen door middel van uiterst kleine bewegingen van de zeven actuatoren van elk segment (kleine mechanische motoren) - in stappen van ongeveer 1/10, 000ste van de diameter van een mensenhaar.

Het detectie- en controleproces van het golffront is opgedeeld in twee delen:grove fasering en fijne fasering.

Tijdens grove fasering, ingenieurs richten de telescoop op een heldere ster en gebruiken NIRCam om grote verschuivingen tussen de spiegelsegmenten te vinden (hoewel "groot" relatief is, en in dit geval betekent het slechts millimeters). NIRCam heeft een speciaal filterwiel dat kan selecteren, of filteren, specifieke optische elementen die worden gebruikt tijdens het grove faseringsproces. Terwijl Webb naar de heldere ster kijkt, grismen in het filterwiel zullen het witte licht van de ster op een detector verspreiden. grismen, ook wel roosterprisma's genoemd, worden gebruikt om licht van verschillende golflengten te scheiden. Voor een waarnemer, deze verschillende golflengten verschijnen als parallelle lijnsegmenten op een detector.

"Het licht van elk segment zal interfereren met aangrenzende segmenten, en als de segmenten niet beter zijn uitgelijnd dan een golflengte van licht, die interferentie verschijnt als patronen van kappersstokken, " legde Lee Feinberg uit, optische telescoop elementmanager voor de Webb-telescoop in het Goddard Space Flight Center van NASA in Greenbelt, Maryland. "De analyse van de patronen van de kapperspaal vertelt de ingenieurs hoe ze de spiegels moeten verplaatsen."

Tijdens de fijne fasering ingenieurs zullen de telescoop opnieuw richten op een heldere ster. Deze keer, ze zullen NIRCam gebruiken om 18 onscherpe beelden van die ster te maken - één van elk spiegelsegment. De ingenieurs gebruiken vervolgens computeralgoritmen om de algemene vorm van de primaire spiegel uit die individuele afbeeldingen te bepalen, en om te bepalen hoe ze de spiegels moeten verplaatsen om ze uit te lijnen. Deze algoritmen zijn eerder getest en geverifieerd op een 1/6e schaalmodel van Webb's optica, en de echte telescoop ervoer dit proces in de cryogene, luchtloze omgeving van kamer A in het Johnson Space Center van NASA in Houston. Ingenieurs zullen meerdere fijne faseringssessies doorlopen totdat die 18 gescheiden zijn, onscherpe beelden worden een enkele, duidelijk beeld.

Nadat de ingenieurs de primaire spiegelsegmenten hebben uitgelijnd, ze moeten de secundaire spiegel uitlijnen met de primaire, lijn vervolgens zowel de primaire als de secundaire spiegel uit met de tertiaire spiegel en de wetenschappelijke instrumenten. Hoewel de ingenieurs de eerste afstemming met NIRCam voltooien, Feinberg legde uit dat ze ook de uitlijning testen met de andere instrumenten van Webb om ervoor te zorgen dat de telescoop "over het volledige veld" is uitgelijnd.

Het hele aanpassingsproces zal naar verwachting enkele maanden in beslag nemen, en zodra Webb begint te observeren, de spiegels moeten om de paar dagen worden gecontroleerd om er zeker van te zijn dat ze nog steeds zijn uitgelijnd - net zoals iemand die een laserzichtcorrectie-operatie heeft ondergaan, regelmatige oogartsbezoeken zal plannen om ervoor te zorgen dat hun zicht niet verslechtert.

De James Webb-ruimtetelescoop, de wetenschappelijke aanvulling op NASA's Hubble Space Telescope, zal het belangrijkste ruimteobservatorium van het volgende decennium zijn. Webb is een internationaal project onder leiding van NASA met zijn partners, ESA (European Space Agency) en CSA (Canadian Space Agency).