À environ 1 million de kilomètres du chirurgien ophtalmologiste le plus proche, Le télescope spatial James Webb de la NASA pourra perfectionner sa propre vision en orbite.

Bien que le télescope Webb se concentre sur les étoiles et les galaxies à environ 13,5 milliards d'années-lumière, sa vue passe par un processus similaire à celui que vous subiriez si vous subissiez une chirurgie de correction de la vue au laser pour pouvoir vous concentrer sur un objet de 10 pieds à travers la pièce. En orbite au deuxième point de Lagrange de la Terre (L2), loin de l'aide d'un médecin terrestre, Webb utilisera son instrument de caméra proche infrarouge (NIRCam) pour aider à aligner ses segments de miroir primaire environ 40 jours après le lancement, une fois qu'ils se sont dépliés de leur position de rangement non alignée et refroidis à leurs températures de fonctionnement.

La chirurgie de correction de la vue au laser remodèle la cornée de l'œil pour éliminer les imperfections qui causent des problèmes de vision comme la myopie. La cornée est la surface de l'œil; il aide à focaliser les rayons lumineux sur la rétine à l'arrière de l'œil, et bien qu'il semble être uniforme et lisse, il peut être déformé et grêlé de bosses, fossettes, et d'autres imperfections qui peuvent affecter la vue d'une personne. Le positionnement relatif des segments de miroir primaire de Webb après le lancement sera l'équivalent de ces imperfections cornéennes, et les ingénieurs sur Terre devront apporter des corrections aux positions des miroirs pour les aligner, s'assurer qu'ils produiront des tranchants, images focalisées.

Ces corrections sont effectuées par un processus appelé détection et contrôle du front d'onde, qui aligne les miroirs à quelques dizaines de nanomètres près. Au cours de ce processus, un capteur de front d'onde (NIRCam dans ce cas) mesure les éventuelles imperfections dans l'alignement des segments de miroir qui les empêchent d'agir comme un seul, Miroir de 6,5 mètres (21,3 pieds). Un chirurgien ophtalmologiste effectuant une chirurgie de correction de la vision au laser guidée par front d'onde (un processus qui a été amélioré par la technologie développée pour façonner les miroirs de Webb) mesure et cartographie en trois dimensions toutes les incohérences dans la cornée. Le système transmet ces données à un laser, le chirurgien personnalise la procédure pour l'individu, et le laser remodèle et refait ensuite la surface de la cornée selon cette procédure.

Les ingénieurs sur Terre n'utiliseront pas de laser pour faire fondre et remodeler les miroirs de Webb (n'hésitez pas à pousser un soupir de soulagement) ; au lieu, ils utiliseront NIRCam pour prendre des images afin de déterminer de combien ils ont besoin pour ajuster chacun des 18 segments de miroir primaire du télescope. Ils peuvent ajuster les segments de miroir grâce à des mouvements extrêmement minutieux des sept actionneurs de chaque segment (minuscules moteurs mécaniques) - par pas d'environ 1/10, 000e le diamètre d'un cheveu humain.

Le processus de détection et de contrôle du front d'onde est divisé en deux parties :la phase grossière et la phase fine.

Pendant le phasage grossier, les ingénieurs pointent le télescope vers une étoile brillante et utilisent NIRCam pour trouver des décalages importants entre les segments de miroir (bien que "grand" soit relatif, et dans ce cas, cela signifie de simples millimètres). NIRCam a une roue de filtre spéciale qui peut sélectionner, ou filtrer, éléments optiques spécifiques qui sont utilisés pendant le processus de mise en phase grossière. Pendant que Webb regarde l'étoile brillante, des grisms dans la roue à filtres diffuseront la lumière blanche de l'étoile sur un détecteur. Grismes, aussi appelés prismes à réseau, sont utilisés pour séparer la lumière de différentes longueurs d'onde. A un observateur, ces différentes longueurs d'onde apparaissent sous forme de segments de droite parallèles sur un détecteur.

"La lumière de chaque segment interférera avec les segments adjacents, et si les segments ne sont pas alignés à mieux qu'une longueur d'onde de lumière, cette interférence apparaît comme des modèles de poteaux de barbier, " a expliqué Lee Feinberg, gestionnaire d'éléments de télescope optique pour le télescope Webb au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. "L'analyse des modèles de poteaux de barbier indique aux ingénieurs comment déplacer les miroirs."

Pendant le phasage fin, les ingénieurs concentreront à nouveau le télescope sur une étoile brillante. Cette fois, ils utiliseront NIRCam pour prendre 18 images floues de cette étoile, une pour chaque segment de miroir. Les ingénieurs utilisent ensuite des algorithmes informatiques pour déterminer la forme globale du miroir primaire à partir de ces images individuelles, et de déterminer comment ils doivent déplacer les miroirs pour les aligner. Ces algorithmes ont été préalablement testés et vérifiés sur un modèle à l'échelle 1/6ème de l'optique de Webb, et le vrai télescope a expérimenté ce processus à l'intérieur du cryogénique, environnement sans air de la chambre A du Johnson Space Center de la NASA à Houston. Les ingénieurs passeront par plusieurs sessions de phasage précis jusqu'à ce que ces 18 se séparent, les images floues deviennent une seule, image claire.

Une fois que les ingénieurs ont aligné les segments de miroir primaire, ils doivent aligner le miroir secondaire sur le primaire, puis alignez les miroirs primaire et secondaire sur le miroir tertiaire et les instruments scientifiques. Bien que les ingénieurs terminent l'alignement initial avec NIRCam, Feinberg a expliqué qu'ils testaient également l'alignement avec les autres instruments de Webb pour s'assurer que le télescope est aligné "sur tout le champ".

L'ensemble du processus d'alignement devrait prendre plusieurs mois, et une fois que Webb commence à faire des observations, ses miroirs devront être vérifiés tous les quelques jours pour s'assurer qu'ils sont toujours alignés, tout comme une personne ayant subi une chirurgie de correction de la vue au laser planifiera des visites régulières chez un ophtalmologiste pour s'assurer que sa vision ne se dégrade pas.

Le télescope spatial James Webb, le complément scientifique du télescope spatial Hubble de la NASA, sera le premier observatoire spatial de la prochaine décennie. Webb est un projet international mené par la NASA avec ses partenaires, ESA (Agence spatiale européenne) et CSA (Agence spatiale canadienne).