Sejak penerapannya, Teleskop Luar Angkasa James Webb telah disempurnakan oleh para ahli untuk mempertahankan kemampuan optiknya yang kuat, memastikan pengamatan kosmik yang terperinci dan kinerja yang kuat untuk penemuan astronomi di masa depan.
NASATeleskop Luar Angkasa James Webb milik James Webb, teleskop terbesar dan terkuat yang pernah dikirim ke luar angkasa, dilengkapi cermin yang terdiri dari 18 segmen heksagonal individu. Segmen-segmen ini disejajarkan dengan sangat tepat sehingga berfungsi sebagai reflektor tunggal berukuran 21,6 kaki (6,5 meter). Menyelaraskan dan memelihara sistem yang kompleks ini memerlukan perhatian terus-menerus dari tim insinyur dan ilmuwan optik yang berdedikasi. Marcio B. Meléndez, ilmuwan optik astronomi utama untuk Webb di Institut Sains Teleskop Luar Angkasaberbagi wawasan tentang tantangan menyelaraskan cermin Webb setelah peluncuran dan upaya berkelanjutan untuk memastikannya ketepatan seluruh operasi ilmiah.
ADVERTISEMENT
SCROLL TO RESUME CONTENT
“Segera setelah keberhasilan peluncuran dan penerapan Webb, proses rumit untuk menyelaraskan cermin emas besarnya dimulai. Butuh waktu hampir tiga bulan untuk beralih dari penerapan awal 18 segmen tidak fokus yang baru saja terbang ke luar angkasa, hingga sistem yang sepenuhnya selaras dan hanya dibatasi oleh desain optik.
“Meskipun penyelarasan teleskop yang tepat telah selesai pada awal tahun 2022 selama commissioning, hal tersebut tidak terjadi secara alami karena berbagai faktor seperti variasi suhu dan apa yang disebut peristiwa 'kemiringan', sehingga diperlukan program pemeliharaan seumur hidup. Tim penginderaan muka gelombang yang bertanggung jawab menjaga ketertiban cermin Webb telah memantau, menyelidiki, membuat tren, dan kadang-kadang memindahkan segmen cermin utamanya selama operasi sains. Kegiatan ini dilakukan dari Pusat Operasi Misi Webb yang berlokasi di Institut Sains Teleskop Luar Angkasa di Baltimore.
“Program pemantauan teleskop ini terdiri dari serangkaian pengamatan yang menggunakan peralatan penginderaan optik khusus di dalam instrumen Kamera Inframerah Dekat (Kamera NIRC), dengan seperangkat lensa yang secara sengaja mengaburkan gambar bintang dengan jumlah yang diketahui. Gambar bintang yang tidak fokus ini berisi fitur terukur yang memungkinkan tim memperoleh kesejajaran teleskop, menggunakan proses yang disebut pengambilan fase untuk menentukan apa yang kami sebut 'kesalahan muka gelombang'. Observasi pemantauan teleskop saat ini dijadwalkan setiap dua hari sekali, diselingi dengan observasi sains Webb, dengan durasi singkat sekitar 20 menit. Semua observasi pemantauan teleskop tersedia untuk umum melalui arsip MAST. Pengguna observatorium dan peneliti lain yang tertarik juga dapat melihat dan memodelkan kualitas optik menggunakan alat khusus.
“Program pemeliharaan juga mengambil 'selfie' menggunakan lensa 'pencitraan pupil' khusus, yang dirancang untuk mengambil gambar segmen cermin dan bukan langit, empat kali setahun. Gambar pupil ini digunakan untuk menilai kesehatan cermin utama. Selama setiap pengamatan, tim mengukur stabilitas penunjuk Webb atau 'jitter', yang tetap enam kali lebih baik daripada persyaratan desain. Fine Guidance Sensor digunakan untuk memerintahkan cermin kecil yang dapat dikemudikan untuk mengunci target, saat bergerak di orbit, tanpa menyimpang lebih dari ketebalan rambut manusia, terlihat pada jarak tujuh mil (11 kilometer).
“Kinerja optik teleskop secara keseluruhan jauh lebih baik daripada persyaratan desain, yang berarti pengamatannya bahkan lebih sensitif terhadap objek redup, dan lebih mengenali fitur-fitur halus dari yang diharapkan. Persyaratan optik untuk Webb ditetapkan pada kesalahan muka gelombang 150 nanometer, yang berasal dari kombinasi ketidaksempurnaan gambar permukaan yang tidak dapat diperbaiki dan ketidaksejajaran teleskop yang dapat diperbaiki. Kesalahan yang tidak dapat diperbaiki saat ini sangat rendah, sekitar 65 nanometer. Program penyelarasan teleskop bertujuan untuk mencapai dan mempertahankan hal ini, dan ketika ketidaksejajaran yang diamati terakumulasi di atas kriteria yang telah ditentukan, segmen cermin utama akan diperintahkan dan sistem akan diselaraskan kembali.
“Setiap segmen dari kaca spion utama dapat diubah posisinya dalam enam 'derajat kebebasan', yang berarti enam jenis gerakan berbeda. Permukaan lengkung suatu segmen juga dapat diubah sedikit untuk menyesuaikan panjang fokusnya. Cermin teleskop Webb mempertahankan kesejajaran pasif melalui dukungan stabil dari struktur bidang belakang. Saat Webb menunjuk ke lokasi berbeda di langit, panas yang diserap Matahari berubah, menyebabkan perubahan suhu kecil (0,1 kelvin) pada struktur pendukung yang mendorong gerakan fisik kecil. Perpindahan kecil ini menyebabkan ketidaksejajaran cermin. Distorsi ini sangat kecil dan hanya menyebabkan perubahan beberapa nanometer pada muka gelombang. Selain itu, ada pergeseran mendadak pada struktur yang kami sebut peristiwa kemiringan. Lompatan-lompatan berbeda ini tidak membalikkan dirinya sendiri, dan pemahaman kita saat ini mengenai peristiwa-peristiwa ini adalah bahwa lompatan-lompatan tersebut terkait dengan pelepasan energi yang kecil namun tiba-tiba yang disimpan dalam struktur pendukung cermin.
“Pembaruan kontrol cermin teleskop harus dilakukan lebih jarang daripada setiap dua minggu. Ketika ketidaksejajaran teleskop diamati, tim teleskop melakukan koreksi dalam waktu 48 jam mengikuti prosedur yang terkoordinasi dengan baik antara sistem penerbangan yang berbeda. Selama waktu ini, kami membuat serangkaian gerakan cermin yang dimaksudkan untuk menyelaraskan kembali segmen tersebut. Gerakan-gerakan ini diubah menjadi perintah yang kemudian diunggah dan dijalankan. Setelah menerapkan langkah korektif ini, serangkaian pengamatan baru dilakukan untuk memastikan kesejajaran teleskop. Sejak awal operasi sains, kami telah menerapkan lebih dari 25 gerakan korektif. Rangkaian waktu dari semua pengukuran muka gelombang dan offset segmen terkait ditunjukkan pada Gambar 3. Pada tanggal 3 Oktober, koreksi cermin dilakukan, setelah rekor 186 hari sejak pembaruan kontrol cermin sebelumnya.
“Dengan program pemeliharaan pengukuran dan kontrol yang ketat secara keseluruhan, tim muka gelombang memastikan kinerja optik Webb berada pada tingkat tertinggi untuk mengungkap misteri tersembunyi alam semesta.”
Tentang penulis: Dr. Marcio B. Meléndez adalah ilmuwan optik astronomi utama di Space Telescope Science Institute. Dia adalah anggota tim penginderaan muka gelombang di cabang teleskop di STScI.
Penyelarasan cermin Webb memerlukan lebih sedikit koreksi dari yang diperkirakan, sehingga memberikan lebih banyak waktu untuk observasi ilmiah dan memberikan wawasan berharga untuk misi masa depan. Berkurangnya kebutuhan akan penyesuaian ini menunjukkan bahwa teleskop tersebut lebih stabil daripada yang diperkirakan—sebuah faktor penting untuk proyek-proyek mendatang seperti Observatorium Dunia yang Dapat Dihuni milik NASA di masa depan. Observatorium ini akan menjadi teleskop luar angkasa pertama yang dirancang khusus untuk mencari tanda-tanda kehidupan di planet seukuran Bumi di sekitar bintang mirip Matahari, sekaligus menjawab pertanyaan astrofisika yang lebih luas untuk mengungkap misteri alam semesta.
RakyatPos.ID Network
