Merci Ariane! Il lancio perfetto regala altri anni di missione al telescopio Webb

Molti tra noi hanno probabilmente monopolizzato la tv durante il pranzo di Natale, per uno di quegli eventi astronomici che capitano forse una volta ogni decade: il lancio del telescopio spaziale James Webb.

L’osservatorio astronomico più avanzato mai lanciato nello spazio è decollato alle 13:20 italiane del 25 dicembre e dopo appena 29 minuti dal lancio è stato possibile dispiegare i pannelli solari, unica fonte di energia per il telescopio. Questa operazione, programmata 33 minuti dopo il lancio o al raggiungimento di un’altitudine prestabilita, è avvenuto sensibilmente in anticipo grazie alla potenza e precisione del lanciatore Ariane 5. Ma c’è un’altra ottima notizia, sempre legata all’accuratezza del vettore europeo.

Al termine della seconda manovra di correzione orbitale, NASA ed ESA hanno dichiarato che l’attuale traiettoria ha superato la precisione richiesta per arrivare correttamente nel punto L2, impiegando meno combustibile del previsto per queste operazioni. Aver risparmiato prezioso carburante probabilmente permetterà così al JWST di allungare la sua vita operativa.
Questo limite inevitabile, stabilito in fase di progettazione, è dovuto al fatto che l’orbita halo attorno a L2 non è stabile. Rimanere in questa posizione spaziale richiede periodiche correzioni che vengono operate attraverso 12 propulsori alimentati da una miscela, caricata nel serbatoio del telescopio, che ha una massa complessiva di 301 kg. È l’esaurimento di questo combustibile che prima o poi determinerà la fine della missione del JSWT il quale, impossibilitato a mantenere l’assetto, a un certo punto perderà la possibilità di lavorare nelle condizioni richieste.

Aver risparmiato prezioso carburante nel corso delle manovre di correzione orbitale successive al lancio (programmate in anticipo nella tabella di marcia ma con durata variabile in base alla traiettoria impressa dal lanciatore) permetterà di fare più scienza, regalando all’Astronomia mondiale anni aggiuntivi di osservazioni. Il target minimo per la vita del telescopio Webb era stato fissato in 5 anni nel caso il lancio fosse andato in modo disastroso! Il target ottimale era di 10 anni, ma a questo punto gli esperti sono convinti che saranno superati.

La distanza del James Webb verso il punto lagrangiano L2, al quinto giorno dal lancio, è stata già coperta quasi al 45% (aggiornato al 30 dicembre, data di stesura di questa news).
Tuttavia l’inserimento in orbita non avverrà prima del 30esimo giorno, con il telescopio che già ora sta subendo un rallentamento dovuto alla gravità terrestre. Piuttosto che frenare in modo attivo con i propulsori, si sfrutterà l’attrazione del nostro pianeta per “adagiare” il JW nel punto L2. È proprio a causa della delicatezza di questa manovra orbitale che il lancio dell’Ariane 5, con la sua grande precisione, ha dato un aiuto alla missione.

A proposito della missione, vediamo nelle seguenti animazioni come si sta svolgendo il dispiegamento dei vari apparati del James Webb Space Telescope. Questa serie di operazioni proseguirà sino al 13esimo giorno, data in cui l’intero telescopio si sarà aperto come un intricatissimo origami.

• +29 minuti dal lancio
  apertura del pannello solare. Da questo momento il telescopio ha smesso di essere alimentato dalle batterie e ha iniziato a produrre autonomamente la propria energia
• +12.5 ore dal lancio
  MCC1a, prima correzione orbitale. La cosiddetta Mid Course Correction Burn 1a è servita per operare il primo aggiustamento della traiettoria del telescopio. Come detto nell’articolo, la sua entità è dipesa dalla precisione del lancio offerta dal razzo Ariane 5. MCC1a è la correzione più importante, la cui esecuzione molto presto nel corso della missione ha permesso di risparmiare propellente. Tuttavia non è stata anticipata ulteriormente per dar modo ai controllori di volo di verificare con precisione l’assetto del telescopio, così da operarne l’accensione con perfette tempistiche. I propulsori del JWST sono rimasti accesi per 65 minuti.
• +1 giorno dal lancio
  rilascio del GAA. Si tratta dell’apparato orientabile sul cui braccio è ospitata l’antenna ad alto data rate. Questa servirà per mandare verso la Terra almeno 28 GB di dati due volte al giorno. Il movimento del GAA è stato già testato.
• +60 ore dal lancio
  MCC1b, la seconda correzione orbitale. Viene operata la seconda accensione dei motori a razzo del JSWT, che dura 9 minuti e 27 secondi.
• +3 giorni dal lancio
  dispiegamento dell’UPS anteriore. UPS (Unitized Pallet Structure) è la struttura che supporta le 5 membrane in kapton che garantiranno l’isolamento termico del telescopio, permettendogli di operare a temperature criogeniche.
  
• +3 giorni dal lancio
  dispiegamento dell’UPS posteriore. Questo step vede l’apertura della seconda metà dell’UPS
  
• +4 giorni dal lancio
  dispiegamento della Deployable Tower Assembly. In questa fase la torre del telescopio viene sollevata di 120 cm rispetto alla base. Questa distanza aumenta l’isolamento termico degli apparati elettronici e fornisce spazio per l’apertura degli schermi in kapton.
  
• +5 giorni dal lancio
  apertura del momentum flap posteriore. Questa flangia serve per compensare la pressione del vento solare che agisce sulla grande vela isolante, bilanciando così il telescopio. Il suo uso permette di minimizzare l’impiego di altri sistemi di controllo dell’assetto, in ultimo risparmiando carburante.
  
• +5 giorni dal lancio
  rilascio delle coperture a protezione degli schermi solari. L’ultimissimo step raggiunto, il cui completamento è stato comunicato nella tarda serata di oggi, ha richiesto circa un’ora. Le coperture sono state rilasciate e arrotolate. La loro funzione era di proteggere i delicati schermi in kapton durante le operazione a terra e il lancio.
  

I prossimi passi saranno l’allungamento dei due “boma” della struttura dello schermo isolante, il dispiegamento dei teli e il loro tensionamento. Seguirà l’allungamento dello specchio secondario e la composizione del primario, con l’apertura delle due ali che compongono quest’ultimo. E tutto questo avverrà a brevissimo, nel corso di circa un’altra settimana!

Continuate a seguire gli aggiornamenti sul telescopio James Webb, sono giorni veramente emozionanti per noi appassionati di astronomia e spazio!

Fonti:
https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Webb/Precise_Ariane_5_launch_likely_to_extend_Webb_s_expected_lifetime
https://blogs.nasa.gov/webb/2021/12/06/nasas-james-webb-space-telescope-fully-fueled-for-launch/
https://jwst.nasa.gov/content/webbLaunch/deploymentExplorer.html
https://jwst.nasa.gov/content/webbLaunch/whereIsWebb.html?units=metric