James Webb gaat eindelijk omhoog

Nadat de Ariane 5 loskomt van de lanceerbasis in Frans-Guyana zal de raket nog voor zo'n 26 minuten stuwkracht leveren. Niet lang nadat de tweede rakettrap (het gedeelte onder de payload en boven de eerste, onderste trap) en zijn motor zijn uitgeschakeld, zal de telescoop loskomen van deze bovenste trap en geheel op zichzelf zijn aangewezen. James Webb vliegt dan in volledig ingeklapte staat. Binnen enkele minuten moeten de zonnepanelen zich volledig automatisch uitvouwen, zodat niet langer gebruik hoeft te worden gemaakt van de accu. Dit alles moet binnen het eerste uur plaatsvinden.

Vervolgens is de fase van Mid Course Correction Burn 1a aangebroken. Dit is de naam van een fase die zo'n twaalf uur na de lancering aanbreekt en waarin de telescoop zijn eigen kleine raketmotoren gedurende enkele uren ontsteekt. Dit is de eerste en meest belangrijke correctiemanoeuvre. De Ariane 5 brengt de telescoop in een direct pad naar een baan om L2, zonder dat er eerst nog sprake zal zijn van een baan om de aarde. Er zijn nog wel eigen correctiemanoeuvres nodig, waaronder MCC1a.

Daar is bewust voor gekozen. Het zou kunnen dat de Ariane 5-raket net iets te veel stuwkracht geeft. In dat geval kan James Webb niet meer voorkomen dat bij het omdraaien en het naar de aarde richten het telescoopgedeelte eerst naar de zon wordt gericht. Het zonnescherm is dan echter nog niet uitgeklapt, dus zouden die instrumenten direct door de zon worden aangestraald. Ze raken dan oververhit en vervolgens kan de missie direct in de prullenbak. De gang van dertig dagen naar L2 is mede bedoeld om de telescoop onderweg steeds verder af te koelen.

Om dit scenario te voorkomen, is dus gekozen voor een ietwat zwakkere burn vanuit de Ariane 5, waarna onder meer MCC1a nodig is. In de dagen erna volgen nog twee van zulke correctieburns, maar 1a is verreweg de belangrijkste. MCC1a is vooral bedoeld om eventuele kleine afwijkingen vanuit de Ariane 5 te corrigeren. De raket brengt de telescoop in een bepaalde richting en geeft hem een snelheid van iets meer dan 40.000km/u. Volgens Keith Parrish, de Observatory Manager and Commissioning Lead, brengt de Ariane 5 de telescoop heel dicht bij het ideale punt en traject, maar kunnen nog enkele meters per seconde snelheid extra nodig zijn om de uiteindelijke snelheid en het traject exact goed te krijgen. In dat geval worden daar de eigen raketmotoren voor ingezet.

Op de eerste dag wordt ook de Gimbaled Antenna Assembly op de juiste positie gebracht, gericht naar de aarde. Deze high gain antenna is belangrijk om zo snel mogelijk de hoogste datarates voor de communicatie mogelijk te maken. Dit is naast de uitklappende zonnepanelen de enige andere handeling die volledig autonoom geschiedt. Alle andere handelingen worden aangestuurd middels commando's vanaf de grond.

Vervolgens zullen in de eerste week allerlei opeenvolgende acties plaatsvinden die moeten leiden tot een succesvol uitgeklapt zonnescherm. Dat vergt de nodige handelingen, zoals het uitklappen van de Unitized Pallet Structure aan de voor- en achterkant. Deze structuur ondersteunt de vijf membranen van het zonneschild. Ook zal de Deployable Tower Assembly met de spiegel en de instrumenten met twee meter omhoog gaan, zodat het ruimtevaartuiggedeelte wordt gescheiden van het telescoopgedeelte. Dat maakt dat er ruimte is voor het zonneschild om zich te ontvouwen, en het zorgt voor betere thermische isolatie voor het telescoopgedeelte.

In de eerste maand wordt ook de secundaire spiegel op zijn plaats gezet, worden de achttien spiegelsegmenten ontgrendeld en wordt gecontroleerd of ze kunnen worden bewogen, en zullen de wetenschappelijke instrumenten voor het eerst worden ingeschakeld. Uiteindelijk zullen in de eerste vier maanden na de lancering de eerste optische checks worden uitgevoerd, met name met het NIRCam-instrument, de optische camera. Dit wordt gedaan om te kijken of James Webb zich daadwerkelijk kan richten op een heldere ster. De primaire spiegel is dan nog niet uitgeklapt, dus het leidt op dat moment nog tot achttien vertekende afbeeldingen. Dat verandert zodra die achttien hexagons via meerdere actuators op hun plaats worden gebracht. Dat vergt de nodige stappen en kan maanden duren, omdat per afbeelding moet worden gekeken welke hexagon hoort bij welke afbeelding, waarna ze een voor een in positie worden gebracht.

In de vijfde en zesde maand na de lancering breekt een fase aan van kalibratie, wordt gedemonstreerd dat de telescoop bewegende objecten kan volgen en worden de eerste observaties vrijgegeven. Pas na zes maanden zou James Webb volledig operationeel moeten zijn. Voor alle individuele stappen, inclusief beeldmateriaal, heeft NASA een speciale webpagina online gezet.