Aproximadamente a 1 millón de millas del cirujano ocular más cercano, El telescopio espacial James Webb de la NASA podrá perfeccionar su propia visión mientras esté en órbita.

Aunque el telescopio Webb se enfocará en estrellas y galaxias a aproximadamente 13.5 mil millones de años luz de distancia, su vista pasa por un proceso similar al que pasaría si se sometiera a una cirugía de corrección de la visión con láser para poder enfocar un objeto de 10 pies a través de la habitación. En órbita en el segundo punto de Lagrange de la Tierra (L2), lejos de la ayuda de un médico terrestre, Webb utilizará su instrumento de cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) para ayudar a alinear sus segmentos de espejo primario unos 40 días después del lanzamiento. una vez que se han desplegado de su posición de almacenamiento no alineado y se han enfriado a sus temperaturas de funcionamiento.

La cirugía de corrección de la visión con láser reforma la córnea del ojo para eliminar las imperfecciones que causan problemas de visión como la miopía. La córnea es la superficie del ojo; ayuda a enfocar los rayos de luz en la retina en la parte posterior del ojo, y aunque parece uniforme y suave, puede estar deformado y marcado con abolladuras, hoyuelos y otras imperfecciones que pueden afectar la vista de una persona. La posición relativa de los segmentos del espejo primario de Webb después del lanzamiento será el equivalente a estas imperfecciones corneales, y los ingenieros en la Tierra necesitarán hacer correcciones en las posiciones de los espejos para alinearlos, asegurándose de que producirán afilados, imágenes enfocadas.

Estas correcciones se realizan a través de un proceso llamado detección y control de frente de onda, que alinea los espejos dentro de decenas de nanómetros. Durante este proceso, un sensor de frente de onda (NIRCam en este caso) mide cualquier imperfección en la alineación de los segmentos del espejo que les impida actuar como un solo, Espejo de 6,5 metros (21,3 pies). Un cirujano ocular que realiza una cirugía de corrección de la visión con láser guiada por frente de onda (un proceso que fue mejorado por la tecnología desarrollada para dar forma a los espejos de Webb) mide de manera similar y mapea en tres dimensiones cualquier inconsistencia en la córnea. El sistema alimenta estos datos a un láser, el cirujano personaliza el procedimiento para el individuo, y el láser luego remodela y repara la córnea de acuerdo con ese procedimiento.

Los ingenieros de la Tierra no utilizarán un láser para fundir y remodelar los espejos de Webb (siéntase libre de dar un suspiro de alivio); en lugar de, utilizarán NIRCam para tomar imágenes y determinar cuánto necesitan para ajustar cada uno de los 18 segmentos primarios del espejo del telescopio. Pueden ajustar los segmentos del espejo mediante movimientos extremadamente minuciosos de los siete actuadores de cada segmento (pequeños motores mecánicos), en pasos de aproximadamente 1/10, 000th el diámetro de un cabello humano.

El proceso de detección y control del frente de onda se divide en dos partes:fase aproximada y fase fina.

Durante la fase gruesa, Los ingenieros apuntan el telescopio hacia una estrella brillante y usan NIRCam para encontrar grandes desplazamientos entre los segmentos del espejo (aunque "grande" es relativo, y en este caso significa meros milímetros). NIRCam tiene una rueda de filtros especial que puede seleccionar, o filtrar, elementos ópticos específicos que se utilizan durante el proceso de fase aproximada. Mientras Webb mira la estrella brillante, grisms en la rueda de filtros esparcirán la luz blanca de la estrella en un detector. Grisms, también llamados prismas de rejilla, se utilizan para separar la luz de diferentes longitudes de onda. Para un observador, estas diferentes longitudes de onda aparecen como segmentos de líneas paralelas en un detector.

"La luz de cada segmento interferirá con los segmentos adyacentes, y si los segmentos no están alineados mejor que una longitud de onda de luz, esa interferencia se muestra como patrones de postes de barbero, "explicó Lee Feinberg, administrador de elementos del telescopio óptico para el telescopio Webb en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. "El análisis de los patrones de los postes de barbero les dice a los ingenieros cómo mover los espejos".

Durante la fase fina, Los ingenieros volverán a enfocar el telescopio en una estrella brillante. Esta vez, usarán NIRCam para tomar 18 imágenes desenfocadas de esa estrella, una de cada segmento del espejo. Luego, los ingenieros usan algoritmos de computadora para determinar la forma general del espejo primario a partir de esas imágenes individuales, y determinar cómo deben mover los espejos para alinearlos. Estos algoritmos fueron probados y verificados previamente en un modelo a escala 1/6 de la óptica de Webb, y el telescopio real experimentó este proceso dentro del criogénico, ambiente sin aire de la Cámara A en el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston. Los ingenieros pasarán por múltiples sesiones de fase fina hasta que esas 18 se separen, las imágenes desenfocadas se convierten en una sola, imagen clara.

Después de que los ingenieros alineen los segmentos del espejo primario, deben alinear el espejo secundario con el primario, luego alinee los espejos primario y secundario con el espejo terciario y los instrumentos científicos. Aunque los ingenieros completan la alineación inicial con NIRCam, Feinberg explicó que también prueban la alineación con otros instrumentos de Webb para asegurarse de que el telescopio esté alineado "en todo el campo".

Se espera que todo el proceso de alineación lleve varios meses, y una vez que Webb comienza a hacer observaciones, sus espejos deberán revisarse cada pocos días para asegurarse de que aún estén alineados, al igual que alguien que se sometió a una cirugía de corrección de la visión con láser programará visitas regulares al oculista para asegurarse de que su visión no se deteriore.

El telescopio espacial James Webb, el complemento científico del telescopio espacial Hubble de la NASA, será el principal observatorio espacial de la próxima década. Webb es un proyecto internacional liderado por la NASA con sus socios, ESA (Agencia Espacial Europea) y CSA (Agencia Espacial Canadiense).