Examen du cœur du télescope spatial Webb : La phase finale de la mise en service

Le télescope spatial Webb de la NASA

Le télescope spatial James Webb de la NASA. Crédit : NASA Goddard Space Flight Center et Northrup Grumman.

;” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>NASA’s James Webb Space Telescope is now experiencing all seasons – from hot to cold – as it undergoes the thermal stability test. Meanwhile, activities are underway for the final phase of commissioning: delving into the details of the science instruments, the heart of Webb. To complete commissioning, we will measure the detailed performance of the science instruments before we begin routine science operations in the summer.

Aujourd’hui, le principal scientifique responsable de la mise en service du satellite Webb, Scott Friedman, de l’Institut de recherche sur la santé et la sécurité au travail (IRSST), a déclaré : ” Je suis très heureux de pouvoir travailler avec vous. Institut scientifique du télescope spatial (STScI).nous donne tous les détails sur cette phase finale de mise en service.

“Le télescope étant parfaitement aligné et l’observatoire étant proche de son point de mise en service, il a été possible de le mettre en service. température cryogénique finalenous sommes prêts à entamer le dernier groupe d’activités avant le début des observations scientifiques : la mise en service des instruments scientifiques. Je ne décris ici que quelques-unes de ces activités.

“Les instruments, la caméra proche infrarouge (NIRCam), le spectromètre dans le proche infrarouge (NIRSpec), l’imageur et le spectromètre sans fente dans le proche infrarouge (NIRISS), l’instrument pour l’infrarouge moyen (MIRI), et le capteur de guidage fin (FGS) ont été mis sous tension et refroidis en toute sécurité. Nous avons fait fonctionner leurs mécanismes et leurs détecteurs, y compris les roues à filtres, les roues à réseaux et le micro-obturateur NIRSpec. L’équipe d’optique Webb a utilisé les images d’étoiles isolées prises avec chacun des instruments pour Aligner les miroirs primaires et secondaires de l’observatoire.. Mais il nous reste encore du travail à faire avant que Webb ne soit totalement prêt à se lancer dans les ambitieuses observations scientifiques qui révéleront les secrets de l’univers.

“Nous allons maintenant commencer une vaste série de calibrations et de caractérisations des instruments en utilisant une grande variété de sources astronomiques. Nous allons mesurer le débit des instruments, c’est-à-dire la proportion de la lumière qui entre dans le télescope qui atteint les détecteurs et est enregistrée. Il y a toujours une certaine perte lors de chaque réflexion par les miroirs du télescope et dans chaque instrument, et aucun détecteur n’enregistre tous les photons qui arrivent. Nous mesurerons ce débit à plusieurs longueurs d’onde de la lumière en observant des étoiles standard dont l’émission de lumière est connue grâce aux données obtenues avec d’autres observatoires combinées à des calculs théoriques.

Animation de la spectroscopie MIRI de Webb

Le faisceau de lumière provenant du télescope est ensuite montré en bleu foncé entrant dans l’instrument par le miroir de captage situé au sommet de l’instrument et agissant comme un périscope.
Ensuite, une série de miroirs redirige la lumière vers le bas de l’instrument où se trouve un ensemble de 4 modules spectroscopiques. Une fois là, le faisceau de lumière est divisé par des éléments optiques appelés dichroïques en 4 faisceaux correspondant à différentes parties de la région de l’infrarouge moyen. Chaque faisceau entre dans sa propre unité de champ intégrale ; ces composants divisent et reformatent la lumière de tout le champ de vision, prête à être dispersée en spectres. Pour cela, la lumière doit être pliée, rebondie et divisée de nombreuses fois, ce qui en fait probablement l’un des chemins lumineux les plus complexes de Webb.
Pour terminer cet étonnant voyage, la lumière de chaque faisceau est dispersée par des grilles, créant des spectres qui se projettent ensuite sur 2 détecteurs MIRI (2 faisceaux par détecteur). Une incroyable prouesse d’ingénierie ! Crédit : ESA/ATG medialab

“L’étalonnage astrométrique de chaque instrument fait correspondre les pixels des détecteurs aux emplacements précis sur le ciel, afin de corriger les distorsions optiques, petites mais inévitables, qui sont présentes dans chaque système optique. Pour ce faire, nous observons le champ astrométrique de Webb, une petite parcelle de ciel dans une galaxie proche, le Grand Nuage de Magellan. Ce champ a été observé par le Hubble Space Telescope to establish the coordinates of about 200,000 stars to an accuracy of 1 milli-arcsec (less than 0.3 millionths of a degree). Calibrating this distortion is required to precisely place the science targets on the instruments’ field of view. For example, to get the spectra of a hundred galaxies simultaneously using the NIRSpec microshutter assembly, the telescope must be pointed so that each galaxy is in the proper shutter, and there are a quarter of a million shutters!

“We will also measure the sharpness of the stellar images, what astronomers call the ‘point spread function.’ We already know the telescope is delivering to the instruments image quality that exceeds our prelaunch expectations, but each instrument has additional optics. These optics perform a function, such as passing the light through filters to get color information about the astronomical target or using a diffraction grating to spread the incoming light into its constituent colors. Measuring the point spread function within each instrument at different wavelengths provides an important calibration for interpreting the data.

“We will test target acquisition for each instrument. For some observations, it is sufficient to point the telescope using the position of a guide star in the Fine Guidance Sensor and know the location of the science target relative to that guide star. This places the science target to an accuracy of a few tenths of an arcsecond. However, in some cases more precision is necessary, approximately a hundredth of an arcsecond. For example, for coronagraphy, the star has to be placed behind a mask so its light is blocked, allowing the nearby exoplanet to shine through. In time series observations, we measure how an exoplanet’s atmosphere absorbs the stellar light during the hours it takes to pass in front of its star, allowing us to measure the properties and constituents of the planet’s atmosphere. Both of these applications require that the instrument send corrections to the telescope pointing control system to put the science target precisely in the correct location within the instrument’s field of view.

“A final example of our instrument commissioning activities is observations of moving targets. Most astronomical objects are so far away that they appear to be stationary on the sky. However, this is not true of the planets, satellites and rings, asteroids, and comets within our own solar system. Observing these requires that the observatory change its pointing direction relative to the background guide stars during the observation. We will test this capability by observing asteroids of different apparent speeds using each instrument.

“We are now in the last two months of Webb’s commissioning before it is fully ready for its scientific mission. We still have important properties and capabilities of the instruments to test, measure, and demonstrate. When these are complete, we will be ready to begin the great science programs that astronomers and the public alike have been eagerly awaiting. We are almost there.”

Scott Friedman, lead commissioning scientist for Webb, STScI

Written by:

  • Jonathan Gardner, Webb deputy senior project scientist, NASA Goddard
  • Stefanie Milam, Webb deputy project scientist for planetary science, NASA Goddard

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