El Telescopi Espacial James Webb (en anglès James Webb Space Telescope o JWST) és un observatori espacial dissenyat per a esdevenir el successor parcial del Telescopi espacial Hubble, i que estudia el cel en freqüència infraroja. Fou construït i operat de manera conjunta per la NASA, l'ESA i la CSA, les tres agències que han contribuït al projecte econòmicament. El projecte era conegut abans amb el nom de Next Generation Space Telescope o NGST, però fou batejat el 2002 amb el seu nom actual en honor de James E. Webb, el segon administrador de la NASA. Fou llançat el 25 de desembre del 2021 a bord d'un coet Ariane 5.
Característiques El telescopi espacial James Webb té una massa aproximadament la meitat de la del telescopi espacial Hubble, però el seu mirall principal, un reflector de beril·li recobert d'or de 6,5 m de diàmetre, té una àrea de recollida més de sis vegades més grossa (25,4 m²), fent servir 18 miralls hexagonals amb un enfosquiment de 0,9 m² per als punts de suport secundaris.
Està dissenyat principalment per a l'astronomia infraroja propera, però també pot veure la llum visible taronja i vermella, així com la regió de l'infraroig mitjà, segons l'instrument. El disseny emfatitza l'infraroig proper a mitjà per tres motius principals:
els objectes d'alt desplaçament cap al roig tenen les seves emissions visibles desplaçades a l'infraroig. els objectes freds, com ara discos de fragments i planetes, emeten amb més força a l'infraroig. aquesta banda és difícil d'estudiar des de la Terra o amb telescopis espacials existents, com el Hubble.
Els telescopis terrestres han de mirar a través de l'atmosfera terrestre, que és opaca en moltes bandes d'infraroigs. Fins i tot on l'atmosfera és transparent, molts dels compostos químics objectiu, com l'aigua, el diòxid de carboni i el metà, també existeixen a l'atmosfera terrestre, cosa que complica enormement l'anàlisi. Els telescopis espacials existents, com el Hubble, no poden estudiar aquestes bandes ja que els seus miralls no són prou freds (el mirall del Hubble es manté a uns 15 °C, per la qual cosa el mateix telescopi irradia fortament a les bandes infrarojes).
JWST operarà en una òrbita d'halo al voltant del Sol-Terra L2 (punt de Lagrange), aproximadament 1.500.000 km més enllà de l'òrbita terrestre al voltant del Sol. A manera de comparació, el Hubble orbita a 550 km sobre la superfície de la Terra i la Lluna es troba a uns 400.000 km de la Terra. Aquesta distància farà que la reparació o l'actualització del maquinari posterior al llançament del JWST sigui pràcticament impossible. Els objectes propers a aquest punt L2 Sol-Terra poden orbitar al voltant del Sol en sincronia amb la Terra, cosa que permet que el telescopi es mantingui a una distància aproximadament constant amb una orientació contínua del seu parasol únic i component de suport primari respecte al Sol, la Terra i la Lluna per bloquejar-ne la calor i la llum i per mantenir les comunicacions. Aquesta disposició mantindrà la temperatura de la nau per sota dels 50 K (-223 °C) necessaris per a les observacions infrarojes.
Missió miniatura|Els miralls del Telescopi Espacial James Webb. La missió primària del JWST té quatre objectius principals: Cercar la llum de les primeres estrelles i galàxies formades després del big-bang Estudiar la formació i evolució de les galàxies Millorar la comprensió que es té sobre la formació d'estrelles i planetes Estudiar els sistemes planetaris i els orígens de la vida
Després d'un període de preparació aproximat de sis mesos, començarà la missió científica, la qual es planteja amb una duració mínima de deu anys. Com ha passat amb el Hubble, que va ser llançat el 1990, hi ha la possibilitat d'ampliar la durada de la missió més enllà d'aquest temps.
Llançament miniatura|L'Ariane 5 moments després de l'enlairament El telescopi James Webb es va llançar amb un vehicle de llançament Ariane 5, en el vol designat Ariane VA256 el 25 de desembre de 2021 des del Centre Espacial de Guaiana a la Guaiana Francesa, després de múltiples endarreriments per fer proves de tots els components i evitar els problemes inicials del seu predecessor el Hubble. El telescopi es va alliberar de la part superior del vehicle 27 minuts i 7 segons després del llançament, començant un ajustatge de l'òrbita de 30 dies que situarà el telescopi al punt L2 Lagrange.
El temps de missió nominal del telescopi és de cinc anys, amb un objectiu de deu anys. Aquesta missió científica planificada de cinc anys començarà després d'una fase de posada en funcionament de 6 mesos. El telescopi ha d'utilitzar un propulsor per a mantenir la seva òrbita en L2 ja que es tracta d'una òrbita inestable, per la qual cosa requereix un mantenimient de posició orbital, o el telescopi s'allunyaria d'aquesta configuració. Això en limita la vida útil, dissenyat per un mínim de deu anys.
Òrbita El telescopi estarà situat a prop del segon punt de Lagrange (L2) del sistema Terra-Sol, que es troba a 1.500.000 km de la Terra. Normalment, un objecte que envolta el Sol més lluny que la Terra trigaria més d'un any a completar una òrbita, però prop del punt L2 l'atracció gravitatòria combinada de la Terra i del Sol permet que una nau espacial orbiti al voltant del Sol el mateix temps que triga la Terra. El telescopi girarà al voltant del punt L2 en una òrbita d'halo, que estarà inclinada respecte l'eclíptica, tindrà un radi d'aproximadament 800.000 km i trigarà aproximadament mig any a completar-se. Com que L2 és només un punt d'equilibri sense atracció gravitatòria, una òrbita d'halo no és una òrbita en el sentit habitual: la nau espacial és en realitat en òrbita al voltant del Sol, i l'òrbita d'halo es pot considerar com una deriva controlada per romandre a les proximitats del punt L2. Això requereix un cert manteniment de l'estació: al voltant de 2–4 m/s per any del total programat de ∆v de 150 m/s. Dos conjunts de propulsors constitueixen el sistema de propulsió de l'observatori."James Webb Space Telescope Initial Mid-Course Correction Monte Carlo Implementation using Task Parallelism" 3.1 Propulsion System Overview. J. Petersen et al.
Història Desenvolupament i muntatge + Successió d'esdeveniments Any Esdeveniment 1996 Inici del projecte NGST 2002 Reanomenat a JWST, 8 a 6 m 2004 NEXUS cancel·lat 2007 ESA/NASA MOU 2010 MCDR passada 2011 Proposta de cancel·lació 2021 Llançament La primera intenció a l'hora de desenvolupar un successor del Hubble es va iniciar entre 1989 i 1994, pensant en el concepte de telescopi Hi-Z, un telescopi deflectat"deflectar" (traducció de l'anglès baffled, en aquest context, significa tancat en un tub d'una manera similar a un telescopi òptic convencional, però que ajuda a evitar que la llum perduda entri al telescopi des del costat. Per obtenir un exemple real, consulteu l'enllaç següent: infraroig de 4 metres d'obertura totalment il·luminat que pogués establir-se en una òrbita de 3 UA. Aquesta òrbita distant s'hauria beneficiat de la reducció del soroll lleuger de la pols zodiacal. Altres plans que es van considerar van estar relacionats amb la missió del telescopi precursor NEXUS.
En l'època "més ràpid, millor i més barat" de mitjan la dècada de 1990 els líders de la NASA van optar per un telescopi espacial de baix cost. El resultat va ser el concepte del NGST, amb una obertura de 8 metres i situat en el punt L₂, amb un pressupost aproximat de 500 milions de dòlars. En 1997, la NASA va treballar en conjunt amb Centre de vol espacial Goddard,Goddard Space Flight Center design . spacetelescope.org. Retrieved on 2014-01-13. Ball Aerospace,ESA Science & Technology: Ball Aerospace design for JWST. Sci.esa.int. Retrieved on 2013-08-21. i TRWESA Science & Technology: TRW design for JWST. Sci.esa.int. Retrieved on 2013-08-21. per fer estudis tècnics de pressupostos i requisits, i en 1999 va ser escollida Lockheed MartinESA Science & Technology: Lockheed-Martin design for JWST. Sci.esa.int. Retrieved on 2013-08-21. i TRW per als conceptes preliminars del disseny.
El llançament estava previst per a l'any 2007, però la data de llançament va ser ajornada en diverses ocasions (vegeu la taula "Planificació de llançament i pressupostos"). miniatura|Un segment del mirall del JWST, 2010 El 2002, la NASA va acceptar el muntatge del NGST amb un pressupost inicial de 824,8 milions de dòlars, després rebatejat com a telescopi espacial James Webb, a l'empresa TRW. Amb un disseny d'un mirall primari descopat de 6,1 metres i una data de llançament prevista en 2010. Durant el mateix any, TRW va ser comprada per Northrop Grumman, i es va convertir en Northrop Grumman Space Technology.
El Centre de vol espacial Goddard de la NASA a Greenbelt, Maryland, és el líder del projecte de l'observatori. El científic del projecte del telescopi espacial James Webb és John C. Mather. Northrop Grumman Aerospace Systems és el contractista principal per al desenvolupament i integració de l'observatori, i són els responsables de desenvolupar i construir l'element de la nau espacial, incloent tant el bus de la nau espacial com el parasol. Ball Aerospace va ser subcontractada per desenvolupar i construir l'Optical Telescope Element (OTE). S'ha contractat la unitat comercial Astro Aerospace de Northrop Grumman per construir el Deployable Tower Assembly (DTA) que connecta l'OTE amb el bus de la nau espacial i el Mid Boom Assembly (MBA) que ajuda a desplegar els grans panells solars en òrbita. El Centre de vol espacial Goddard també és responsable de proporcionar l'Integrated Science Instrument Module (ISIM). Un panell solar convertirà la llum solar en energia elèctrica que recarrega les bateries necessàries per operar els altres subsistemes, i també els instruments científics, però la calor d'aquestes operacions ha de dissipar-se per obtenir un rendiment òptim de l'equip a 50 K (-220 °C; -370 °F).
L'augment del pressupost comunicat durant la primavera de 2005 va conduir a una nova planificació a l'agost d'aquest mateix any. Els primers resultats tècnics de la reprogramació van ser canvis significatius en els plans d'integració i prova, un retard de llançament de 22 mesos (de 2011 a 2013) i l'eliminació de les proves a nivell del sistema per a modes d'observatori amb una longitud d'ona inferior a 1,7 micròmetres. Altres característiques principals de l'observatori no es van modificar. Després de la nova planificació, el projecte es va revisar de forma independent a l'abril de 2006. La revisió va concloure que el projecte era tècnicament sòlid, però que les fases de finançament de la NASA havien de modificar-se. La NASA va acordar modificar els pressupostos del JWST.
Amb el nou pla de 2005, el pressupost del projecte íntegrament es va estimar en aproximadament 4.500 milions de dòlars. Això abastava aproximadament 3.500 milions de dòlars per al disseny, desenvolupament, llançament i engegada, i aproximadament altres 1.000 milions de dòlars per a deu anys d'operacions. L'ESA aportaria al voltant de 300 milions d'euros, en els quals s'inclou el llançament, i l'Agència espacial canadenca aportaria aproximadament 39 milions de dòlars canadencs.