Det har varit en lång och krokig väg att få James Webb rymdteleskop från idé till verklighet. Och slutligen, efter decennier av planering, arbete, förseningar och kostnadsöverskridanden, är nästa generation rymdteleskop äntligen redo att lanseras. Men även nu, eftersom teleskopet i hemlighet kan resa med lastfartyg till den europeiska rymdorganisationens (ESA) uppskjutningsplats i Franska Guyana, vet alla inblandade i JWST-projektet att en framgångsrik uppskjutning inte är den slutliga segern.
I verkligheten är det efter lanseringen när den riktiga nagelbitningen börjar. Medan Mars rover-team genomgår 'Sju minuter av terror' för att landa sin rymdfarkost på den röda planeten kommer JWST-teamen att ha mer än 30 dagar av plågsam, långsam terror när teleskopet ger sig ut på sin månadslånga dag, 1,5 miljoner kilometer (miljoner mil) resa ut till den andra Lagrangepunkten (L2).
Och hela tiden kommer JWST att utvecklas till sin önskade konfiguration, med mer än 40 stora utbyggnader av olika system, som behöver hundratals ställdon för att avfyra och hålla mekanismer för att frigöras, tillsammans med kablar för att lossa, leder till arbete och elektriska system för att aktivera .
Allt måste fungera perfekt under de 30 raka dagarna av make-or-break för uppdraget, allt sker i rymdens orubbliga miljö, med teleskopet på egen hand. Det finns inte bara 30 dagar av terror, det kan också bli 30 sömnlösa nätter för alla inblandade.
Konstnärsuppfattning av James Webb Space TOchlescope. Kredit: NASA
Det hela börjar förstås med lanseringen, en skräck i sig.
'Vi lägger denna otroligt värdefulla resurs ovanpå en kontrollerad explosion', säger Heidi Hammel, en tvärvetenskaplig forskare och vice ordförande för Association of Universities for Research in Astronomy. 'Det är skrämmande, men raketvetenskap är vad det är. Det kommer att vara en stor lättnadens suck att ha en framgångsrik lansering.”
Om allt går som det ska, startar utbyggnadens spänning/terror cirka 30 minuter in i flygningen. Ariane 5-raketen kommer att ge dragkraft i ungefär 26 minuter och skickar JWST cirka 10 400 kilometer på sin resa. Efter andra stegs cutoff kommer Webb att separera från Ariane 5:s andra steg.
'Detta kommer att trigga solpanelerna att distribueras 30 minuter efter lanseringen', säger Massimo Stiavelli, chef för Webbs uppdragskontor vid Space Telescope Science Institute (STScI). 'Det här är oerhört viktigt eftersom vi behöver kraft. Men detta är bara den första av ett antal viktiga utplaceringar på väg ut till L2.”
Nästa händelse är det som håller Stiavelli uppe på natten. Medan Ariane kommer att sätta JWST på en direkt väg till L2, utan att först kretsa runt jorden, kommer en viktig skjutmotor att se till att teleskopet är på väg exakt i rätt riktning.
'Vi måste slå på observatoriets raketmotor för att föra oss ut mot den önskade omloppsbanan för L2,' sa han. 'Mid Course Correction 1 (MCC1) kan äga rum cirka 12,5 timmar efter lanseringen. Detta är den viktigaste bränningen av uppdraget.”
'JWST måste gå in i omloppsbanan vid L2, det är så uppdraget är designat', sa Hammel. 'Om propellerna inte skjuter för att ta oss dit, där går uppdraget.'
Efter propelleravfyrningen är ytterligare ett viktigt ögonblick, frigörandet och utplaceringen av högförstärkningsantennen för kommunikation till teleskopet och för att all viktig vetenskaplig data ska skickas tillbaka till jorden.
Inom Webbs första vecka i rymden kommer en andra banakorrigeringsmanöver, och sedan kommer en sekvens av stora utbyggnader med nästan 200 ställdon som behövs för att fungera, bara för att förbereda för att JWST:s solskydd ska vecklas ut. Detta inkluderar bommar som skjuts ut och radiatorer som släpper och löser ut.
Under ett test utplacerade ingenjörer och tekniker fullt ut alla fem skikten av James Webb Space Telescopes solsköld. Bildkredit: NASA/Chris Gunn
Det är här det riktiga nagelbitandet börjar. Själva solskyddet på en tennisbana kräver över 150 frigöringsmekanismer för att avfyra korrekt under loppet av tre dagar.
'Antalet oexploderade ställdon kan ge en lite huvudvärk, eftersom alla måste fungera', säger Helmut Jenkner, en mångårig forskare vid STScI. 'Med till och med över 99,9 % tillförlitlighet, om du multiplicerar det med antalet ställdon, kommer du till ett ganska hårresande antal.'
Den komplicerade installationen av solskyddet omfattar cirka 7 000 delar, inklusive 400 remskivor, många kablar och åtta motorer. Men solsköldens utplacering är avgörande för att skugga teleskopet från värme eller ljus från solen, jorden och månen, för att hålla teleskopets infraröda komponenter så kalla som möjligt. Detta kommer att tillåta JWST att upptäcka svaga signaturer av avlägsna objekt i universum. Teleskopet och de vetenskapliga instrumenten kommer att börja svalna snabbt i skuggan av solskölden, men det kommer att ta flera veckor för dem att svalna hela vägen och nå stabila temperaturer.
Under den andra veckan efter uppskjutningen kommer teleskopet att börja ta form, först med den sekundära spegeln. Sedan kommer det stora ögonblicket, när JWST:s 6.5 primärspegel börjar vecklas ut. De 18 guldpläterade berylliumsegmenten kommer att vecklas ut, med början på sidovingarna. Sedan kommer 132 små ställdon att trycka eller dra vart och ett av spegelsegmenten till en mikronexakt inriktning, vilket sätter den primära spegeln i fokus. Återigen måste allt fungera perfekt.
Även om den första månaden är den mest spända delen av driftsättningen, kommer det att ta sex månader för alla instrument att slås på, kalibreras och driftsättas. Först då kommer forskare att se 'första ljuset' från teleskopet.
'Det finns otaliga sätt att saker kan gå fel,' medgav Hammel. 'Men under de senaste 20 åren och särskilt under de senaste 5 åren har vi testat detta teleskop och alla system på alla tänkbara sätt: skaka det, termiskt cykla det, sätta det i nolltryck. Vi har verkligen utövat det för att ta reda på alla små saker som kan gå fel och se till att vi har gjort allt vi kan för att säkerställa ett framgångsrikt uppdrag.'
Läs mer om JWST på denna NASA-webbplats , eller på STScI webbplats.
