Arianespace lança telescópio espacial James Webb para desvendar o Universo

A Arianespace realizou o seu último lançamento orbital de 2021 numa missão que se pretende venha a revolucionar a nossa visão do Universo.

A missão VA256 lançou o tão esperado Telescópio Espacial James Webb às 1220:07,3UTC do dia 25 de Dezembro de 2021 utilizando o foguetão Ariane-5ECA+ (L5115) a partir do Complexo de Lançamento ELA3 do CSG Kourou, Guiana Francesa, lançando o telescópio James Webb iniciou a sua viagem de milhões de quilómetros até ao Ponto Lagrange L2 do Sistema Terra-Sol.

De forma geral, o James Webb irá procurar pelas primeiras galáxias que se formaram no Universo primordial, além de observar a formação de estrelas – desde os berçários estelares até à formação de sistemas planetários -, irá estudar as galáxias próximas e longínquas para compreender a sua evolução, e medir as propriedades físicas e químicas dos sistemas planetários, incluindo o nosso Sistema Solar, e investigar o potencial para a existência de vida nesses sistemas.

O telescópio espacial James Webb

O Telescópio Espacial James Webb é o maior e mais poderoso telescópio espacial já construído.

Esta poderosa ferramenta irá ajudar a desvendar os segredos do Universo, transformando a forma como pensamos sobre o céu nocturno e o nosso lugar no cosmos. O telescópio vai-nos permite olhar para trás para ver um período da história cósmica nunca observado. Irá observar o passado porque os telescópios mostram-nos como as coisas eram – não como estão agora, podendo também explorar distantes galáxias, mais distantes do que qualquer outra que vimos antes.

O novo telescópio espacial irá estudar cada fase da História Cósmica. O telescópio James Webb é o sucessor dos icónicos telescópios espaciais Hubble e Spitzer, construído para complementar e ampliar as descobertas do Hubble, Spitzer e outras missões da NASA acedendo ao infravermelho próximo e comprimentos de onda do infravermelho médio com resolução sem precedentes. A sua tecnologia revolucionária permitirá aos cientistas explorar todas as fases da história cósmica – de dentro do nosso sistema solar até às mais distantes galáxias observáveis no Universo primordial e tudo o que está entre elas. O James Webb irá revelar novas e inesperadas descobertas e ajudar a humanidade a compreender as origens do Universo, bem como o nosso lugar nele.

Os objetivos científicos do Telescópio Espacial James Webb requerem que o observatório seja muito grande – tão grande que, quando no seu tamanho operacional, não cabe no interior da carenagem do seu foguetão lançador.

Um dos principais componentes do telescópio é o seu escudo solar, uma estrutura em forma de diamante de cerca da área de um campo de ténis. Assim, o novo telescópio tem de ser cuidadosamente dobrado e embalado para caber dentro do seu lançador Ariane-5ECA. No espaço, o escudo solar se expandirá, irá tensionar-se e se separará nas suas cinco camadas distintas.

Com mais de 6,5 metros de diâmetro e cerca de 25 m2 de área, o espelho principal do telescópio James Webb é também muito largo para caber na carenagem do seu lançador numa só peça, por isso é segmentado em 18 peças hexagonais numa estrutura articulada para se poder dobrar para o lançamento e desdobrar-se no espaço. Será o maior espelho de todos os tempos no espaço.

Para conseguir os inimagináveis resultados esperados, o telescópio James Webb irá antes disso realizar uma viagem de milhões de quilómetros para atingir o seu destino num ponto muito especial entre a Terra e o Sol.

Esta órbita especial permite que um lado do escudo solar do James Webb fique sempre voltado para o Sol, a Terra e a Lua, bloqueando o seu calor e luz, e impedindo de alcançar o sistema óptico muito sensível ao calor. A jornada de um mês do James Webb leva-o ao segundo ponto de Lagrange (L2), uma das cinco posições no espaço onde a atracção gravitacional do Sol e da Terra equilibra a força centrípeta necessária para que um veículo espacial se mova com eles. Isto torna os pontos de Lagrange particularmente úteis para reduzir o combustível necessário para um veículo permanecer nessa posição. A localização também permite comunicações com o James Webb através da Deep Space Network, que é um conjunto internacional de antenas gigantes geridas pelo Laboratório de Propulsão a Jacto da NASA (JPL).

Para conseguir atingir os seus resultados, o James Webb estará equipado com novos instrumentos científicos. Os instrumentos científicos de última geração são projetados para produzir imagens únicas e obter dados inspiradores. Os instrumentos têm basicamente duas funções: 1) obtenção de imagens, ou obtenção de imagens de dados científicos; e 2) espectroscopia, ou separar a luz em comprimentos de onda distintos – tal como as gotas de chuva criam um arco-íris – para determinar as propriedades físicas e químicas das várias formas da matéria cósmica.

Várias novas tecnologias foram desenvolvidas durante a construção do telescópio James Webb, incluindo spinoffs inovadores que já melhoraram a vida na Terra.

Ao projetar o James Webb, os engenheiros tiveram que imaginar um telescópio diferente de qualquer um que já foi construído antes. Avanços tecnológicos e até mesmo novas invenções, foram necessários para tornar a missão viável: espelhos implantáveis leves e inovadores, e estruturas compostas avançadas que se alinham aos milionésimos de milímetros, além de trabalhar em temperaturas extremamente baixas. Detectores de luz infravermelha grandes e ultrassensíveis. Um dispositivo “micro-obturador” com milhares de minúsculas janelas, cada uma com a largura de um cabelo humano e programável para ser aberto ou fechado, para permitir medições espectroscópicas de centenas de objetos individuais de forma simultânea. Um resfriador criogénico que arrefece os detectores de infravermelho médio para a temperatura necessária de apenas poucos graus acima do zero absoluto.

Alguns desenvolvimentos feitos para o telescópio James Webb tiveram inesperados benefícios, auxiliando, por exemplo, na cirurgia ocular LASIK: com os engenheiros a desenvolver uma técnica para medir com precisão e rapidez os espelhos para guiar o seu polimento. Desde então, essa tecnologia foi adaptada para criar mapas de alta definição dos olhos dos pacientes para precisão cirúrgica.

O Telescópio Espacial James Webb irá obter o seu primeiro conjunto de observações científicas após a conclusão do seu processo de comissionamento, aproximadamente seis meses após o lançamento. As primeiras semanas de comissionamento incluem o processo de desdobramento do telescópio, que ocorre na sua jornada de um mês de milhões de quilómetros até à sua órbita operacional. Então, o observatório irá gradualmente arrefecer até às suas temperaturas de operação criogénicas antes que possamos operar com segurança os instrumentos científicos (cerca de 40 K), e a equipa de comissionamento alinha todos os seus espelhos e calibra os seus instrumentos científicos. Para que os segmentos de espelho primário do telescópio James Webb actuem como uma única óptica, cada um dos 18 segmentos devem ser alinhados dentro de uma fração de um comprimento de onda de luz infravermelha próxima, ou seja, meros nanómetros, ou cerca de 1 / 10.000 da espessura de um cabelo humano!

O Telescópio Espacial James Webb representa um salto em frente na nossa demanda para compreender o Universo e as nossas origens. Como é que o Universo começou? Estamos sós no Cosmos? O James Webb irá ajudar-nos a responder a questões cientificamente significativas acerca do Universo inicial, acerca de formação e evolução das galáxias, o nascimento das estrela e de sistema protoplanetários, e as propriedades dos planetas no interior e no exterior do Sistema Solar. O James Webb é o primeiro observatório capaz de observar as galáxias muito jovens e talvez algumas das primeiras estrelas que explodiram.

O James Webb irá detectar a luz fora do limite visível para nos mostrar regiões que de outra forma estariam escondidas nos comprimentos de onda do infravermelho próximo e do infravermelho médio. Com os seus comprimentos de onda mais longos, a radiação infravermelha pode penetrar nas densas nuvens moleculares, cuja poeira bloqueia a maior parte da luz detectável pelos instrumentos do telescópio espacial Hubble.

Porquê o infravermelho?

O James Webb irá estudar a luz infravermelha proveniente dos objectos celestes com muito maior claridade e sensibilidade do que foi conseguido até agora. Ao contrário dos comprimentos de onda curtos da luz visível, os comprimentos de onda mais longos da luz infravermelha passam através das poeiras com maior facilidade. Assim, o universo da formação estelar e planetária que está «escondido» por detrás das nuvens de poeira torna-se claro para os instrumentos infravermelhos do James Webb

O estudo da luz infravermelha também nos ajuda a olhar para trás para o princípio de tudo. Através de um processo denominado ‘desvio para o vermelho cosmológico’, a luz é «esticada» à medida que o Universo se expande, logo a luz das estrelas que é emita nos comprimentos de onda mais custos, como o ultravioleta e a luz visível, é «esticada» para os comprimentos de onda mais longos da luz infravermelha. O James Webb é uma combinação melhorada dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer – a sensibilidade e resolução do Hubble, mas com a vista do Universo em infravermelho do Spitzer.

Porquê espectroscopia?

A espectroscopia é uma poderosa ferramenta para aprendermos sobre os objectos mais distantes no Universo. Um espectro, tal como uma imagem, é uma forma de mostrar a luz de um objecto distante. Os espectros podem revelar quais elementos e moléculas fazem parte de determinado objecto. Os espectrógrafos do James Webb alongam a luz para que seja analisada em detalhe para determinar diferentes características, tais como temperatura, composição, densidade, distância e movimento de diferentes partículas. Diferentes moléculas, bem como os átomos de cada elementos, emitem e absorvem frequências de luz características, e estas características permitem a identificação da presença de um determinado elementos, mesmo em pequenas quantidades. Os espectros permitem-nos ler esta luz. O James Webb está equipado com onze modos de espectroscopia, cada um dos quais combina o uso de diferentes filtros e detectores para responder a questões cientificas específicas. O micro-obturador do conjunto NIRSpec fornece ao James Webb a capacidade de capturas espectros de dezenas de estrelas e galáxias diferentes ao mesmo tempo.

A história do telescópio espacial James Webb

Em 1989, o Space Telescope Science Institute (STScI) em Baltimore – Maryland, e a NASA coorganizaram o Next Generation Space Telescope Workshop no STScI, onde engenheiros e astrónomos debateram a ciência e as capacidades técnicas de um observatório para suceder o Telescópio Espacial Hubble. Os debates e ideias daquele workshop onde se debateram vários conceitos (imagem ao lado), levou à recomendação formal em 1996 de que o novo telescópio espacial deveria operar em comprimentos de onda infravermelhos e estar equipado com espelho com mais de 4 metros.

Em 2002 a NASA seleccionava as equipas para construir os instrumentos e o grupo de astrónomos que iriam fornecer as orientações para a construção do novo telescópio espacial. A construção do James Webb começou em 2004.

Em 2005, o Centro Espacial Guyanais (CSG) da Agência Espacial Europeia, Guiana Francesa, foi escolhido como local de lançamento e o foguetão Ariane-5ECA como o veículo de lançamento. Em 2011, todos os 18 segmentos de espelho eram finalizados e testados para atender aos requisitos e especificações.

Entre 2012 e 2013, as peças individuais do telescópio, construídas numa variedade de locais, começaram a chegar ao Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, Greenbelt – Maryland. Em 2013 começava a construção das diferentes camadas do escudo solar. Entre 2013 e 2016, os instrumentos científicos do telescópio James Webb foram embalados juntos e submetidos a numerosos testes de temperatura e vibração extremas.

Do final de 2015 ao início de 2016, a óptica do telescópio e as suas estruturas foram montadas, procedendo-se à instalação de todos os 18 espelhos individuais na estrutura no telescópio para montar o espelho de 6,5 metros.

Em 2017 a secção do telescópio e o conjunto de instrumentos científicos foram integrados numa só unidade e submetidos a testes de vibração de integridade mecânica no Centro de Voo Espacial Goddard, sendo posteriormente então enviado para o Centro Espacial Johnson da NASA, Houston – Texas, para testes de desempenho óptico numa câmara de vácuo gigante com temperatura criogénica.

Em 2018, e após a verificação do desempenho do telescópio e do seu conjunto de instrumentos, o James Webb foi entregue à Northrop Grumman em Redondo Beach, Califórnia, onde a secção de controlo e o conjunto do escudo solar foram construídos e testados, e no ano seguinte, essas duas metades do telescópio foram conectadas.

Os testes ambientais, elétricos, funcionais e de comunicação finais continuaram até que James Webb foi colocado na sua posição de lançamento e armazenado pela última vez em 2021.

Cooperação internacional

O Telescópio Espacial James Webb é o resultado de uma colaboração internacional entre a NASA, a Agência Espacial Europeia (ESA) e a Agência Espacial do Canadá (CSA).

A NASA é responsável pela missão do James Webb, supervisionando o programa para a Diretoria da Missão Cientifica. O Centro de Voo Espacial Goddard gere todo o projeto do James Webb, liderando a sua componente de engenharia e também produziu componentes para o Integrated Science Instrument Module (ISIM). O Laboratório de Propulsão a Jacto geriu a produção do Mid-Infrared Instrument (MIRI), incluindo o seus sistema de arrefecimento criogénico. O Centro de Investigação Ames da NASA desenvolveu a tecnologia dos detectores para a missão, enquanto o Centro de Voo Espacial da NASA desenvolveu a tecnologia do espelho do telescópio e forneceu pesquisas ambientais. O Centro de Voo Espacial Johnson da NASA forneceu as instalações de teste para o observatório. Por último, o Centro de Investigação Glenn da NASA esteve envolvido no desenvolvimento da componente criogénica.

A ESA forneceu o instrumento Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec), bem como cerca de metade do instrumento MIRI através de financiamento especial dos Estados-Membros da ESA. Além disso, a ESA forneceu o lançador e todos os serviços de lançamento em Kourou, Guiana Francesa. Em troca, os cientistas da ESA têm uma participação mínima de 15% do tempo total de observação no telescópio James Webb. Os cientistas da ESA irão apoiar as operações de missão no Space Telescope Science Institute, e cientistas europeus também estão representados em todos os órgãos consultivos do projecto.

A CSA contribui com o Fine Guidance Sensor (FGS) e o Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS). Em troca, os cientistas canadianos recebem a garantia de 450 horas de tempo de observação nos primeiros anos de missão. Cerca de 5% do programa de Observações Gerais também está reservado para o Canadá. Os cientistas da CSA apoiarão as operações de missão no Space Telescope Science Institute e estão também representada em todos os órgãos consultivos do projecto.

Uma lista dos contribuidores globais para o projecto do Telescópio Espacial James Webb pode ser encontrada aqui e aqui.

A fase de comissionamento

Após o seu lançamento, o telescópio James Webb irá passar por uma fase de comissionamento de seis meses durante a qual irá colocar em posição os seus painéis e escudo solar, irá arrefecer até às temperaturas operacionais, alinhar os seus espelhos e calibrar os seus instrumentos.

A sequência de preparação do James Webb é uma série de movimentos intrincadamente coreografada e exaustivamente testada.

Após uma segunda manobra de correção de trajectória que é realizada cerca de 2,5 dias após o lançamento, é iniciada a primeira semana de preparação do telescópio com a abertura dos dois paletes de protecção solar, que são estruturas de suporte para o escudo solar. Depois, estende-se o conjunto Deployable Tower Assembly do observatório, que separa as metades superior e inferior do James Webb. Isto é necessário para fornecer espaço para permitir que o resto do escudo solar se estenda. O resto da semana é dedicado a terminar a implantação do escudo solar – estendendo as suas lanças telescópicas e procedendo ao desdobramento e tensionamento de cada uma das cinco camadas de proteção solar do James Webb. A segunda semana de preparação concentra-se no telescópio. O tripé que segura o espelho secundário desdobra-se e estende o espelho secundário à frente do espelho primário, sendo seguido pelo desdobramento do segmento das asas do espelho
nas laterais do espelho primário, revelando todos os 18 segmentos de espelho.

O processo de arrefecimento do telescópio desenrola-se durante o próprio processo de preparação: após a implantação do escudo solar, os espelhos e os instrumentos começam a arrefecer rapidamente na sombra do escudo solar. Depois de atingir sua órbita no ponto L2, o observatório leva cerca de uma semana para arrefecer até um ponto onde o instrumento NIRCam possa começar a operar para oferecer suporte no alinhamento do telescópio. Cerca de três semanas adicionais são necessárias para que a parte sombreada do observatório atinja as suas temperaturas operacionais extremamente frias de cerca de 40 K.

Devido ao facto de o instrumento MIRI usar um sistema de arrefecimento criogénico para atingir as suas temperaturas operacionais significativamente mais baixas de 7 K, demora muito mais tempo para atingir o seu arrefecimento total – cerca de 100 dias após o lançamento.

Uma vez suficientemente arrefecido, o instrumento NIRCam é agora capaz de ajudar a determinar que a luz segue correctamente a sua trajectória através dos espelhos e instrumentos. Segue-se então o processo de ajustar cada um dos segmentos individuais do espelho primário.

Através de um processo denominado ‘controlo e detecção de frente de onda’, o NIRCam mede qualquer imperfeição no alinhamento dos segmentos do espelho que possa impedir o seu funcionamento como um único espelho. Os segmentos do espelho são alinhados até uma fracção de um comprimento de onda na luz infravermelha, ou em meros nanómetros.

O alinhamento dos espelhos primário e secundário do telescópio é finalizado cerca de quatro meses após o lançamento.

Nos meses finais de comissionamento, o telescópio irá ser direccionado para uma variedade de alvos representativa dos objectos que irá observar para assim testar, caracterizar e iniciar a calibração de todas as capacidades dos seus instrumentos. São assim recolhidos dados utilizando cada modo de observação de cada instrumentos, sendo esses dados passados por filtros para garantir a sua exactidão e precisão. Outros programas de calibração serão realizados durante o primeiro ano de observação cientifica para assim compreender os limites e sensibilidade dos vários modos e capacidades.

As operações cientificas começam após cerca de seis meses de comissionamento, quando todos os espelhos foram alinhados e todos os instrumentos foram calibrados.

O telescópio

Sendo o maior e o mais complexo telescópio de ciência espacial alguma vez enviado para o espaço, o Telescópio Espacial James Webb é uma maravilha tecnológica.

O observatório é composto por três secções principais: o sistema óptico e o instrumentos científicos, o escudo solar e a base sobre a qual foi construído. O James Webb é um telescópio de infravermelhos que apresentou dois desafios principais para os engenheiros e cientistas: o espelho necessita de ser muito grande para recolher luz suficiente, e tem de ser mantido suficientemente frio para impedir que fontes de infravermelhos indesejadas interfiram com a luz que está a ser observada. O escudo solar divide o telescópio em dois lados: um lado quente virado para o Sol e para a Terra, e onde se encontra a base do telescópio; e um lado frio virado para o espaço profundo, afastado do Sol e da Terra.

Para permitir o processo de arrefecimento, e ao contrário do Telescópio Espacial Hubble e os típicos telescópios amadores, o James Webb utiliza um «desenho aberto». Ao colocar o telescópio e o conjunto de instrumentos atrás de um grande escudo solar exposto a um grande campo de visão para o espaço, em vez de se encontrar no interior de um longo tubo, permite ao telescópio facilmente radiar o seu calor e ficar extremamente frio de forma passiva.

Desde a sua construção aos seus testes e integração, os engenheiros e cientistas desenvolveram muitas tecnologias inovadoras e únicas para garantir que o James Webb opere sem problemas uma vez no espaço.


Os espelhos

O sistema de três espelhos

O espelho principal do James Webb é uma das características mais distintas do observatório. O espelho concavo de 6,5 metros é composto por 18 segmentos de espelhos hexagonais com um diâmetro de 1,32 metros.

A sensibilidade de um telescópio, ou a quantidade de detalhes de pode «ver», está directamente relacionada com o tamanho da área do espelho que recolhe a luz dos objectos que estão a ser observados. Uma maior área de superfície recolhe mais luz, tal como um balde maior recolhe mais água do que um balde mais pequeno. Um espelho deste tamanho nunca foi lançado para o espaço. De facto, o espelho principal do James Webb é tão grande que não é capaz de caber no interior de qualquer foguetão lançador na sua forma completamente aberta. Seis segmentos de espelhos (três em cada lado) estão armazenados no lançamento e são colocados em posição quando o telescópio está no espaço.

A forma hexagonal do espelho primário do James Webb permite a formação de um espelho sensivelmente circular e segmentado, sem espaços significativos entre os segmentos que o compõem. O espelho primário é segmentado para diminuir o peso do espelho em geral, dado que um único grande espelho seria proibitivamente massivo e iria requerer uma grande estrutura de suporte. Cada segmento do espelho do James Webb foi tornado amovível para que possam co-alinhar como um único grande sistema óptico. Uma forma quase circular também ajuda a focar a luz na zona mais compacta dos detectores.

O espelho secundário do James Webb é um espelho convexo mais pequeno com um diâmetro de 0,74 metros. É suportado por três «braços» que se estendem desde o espelho primário. Estas estruturas encontram-se armazenadas no lançamento e serão colocadas em posição durante o processo de comissionamento do observatório.

Os espelhos terciários e de afinação precisa estão localizados no interior do cone negro projetando-se do centro do espelho primário do telescópio, e é designado Aft Optics Subsystem (AOS). A luz que é capturada pelo espelho principal é direccionada para o espelho secundário que por sua vez a conduz para para o espelho terciário e, finalmente, para o espelho de afinação precisa antes de atingir o foco no conjunto de instrumentos científicos atrás do espelho principal.

Os espelhos do James Webb são fabricados em berílio e cobertos uma camada microscópica de ouro que os optimiza para reflexão da luz infravermelha. A espessura média da camada de ouro é de somente 1.000 angstroms (100 nanometros) – cerca de apenas 700 átomos e acerca de mil vezes mais fina do que um cabelo humano. O berílio foi escolhido como material primário para os espelhos do James Webb por é leve, mas forte em relação ao seu peso, sendo óptimo para manter a sua forma ao longo do leque de temperaturas criogénicas. estas características são ideais para o James Webb, pois o espelho principal tem de ser muito grande e extremamente frio para cumprir os seus objectivos científicos no espaço.

Desafios de engenharia

A equipa de desenvolveu o Telescópio Espacial James Webb, teve de encontrar novas formas de construir o espelho de forma que fosse suficientemente leve – somente um décimo da massa do espelho do Telescópio Espacial Hubble por unidade de área – no entanto suficientemente resistente. Cada um dos segmentos do espelho pesa cerce de 20 kg.

O espelho do James Webb tem de ser arrefecido a temperaturas criogénicas – menos de 50 K (menos de -233ºC). Usualmente, os materiais encolhem à medida que arrefecem, e como os espelhos e os instrumentos do James Webb são construídos à temperatura ambiente mas irão operar a temperaturas extremamente baixas, os engenheiros tiveram de construir o telescópio de forma “precisamente errada” para garantir que os seus componentes iriam encolher para a forma e dimensões correctas uma vez no espaço.

Centro e trinta e dois actuadores, ou pequenos motores mecânicos, fornecem a resposta para garantir um único e perfeito ponto focal ao permitir que os segmentos do espelho sejam alinhados como se fosse um único espelho perfeito.

O escudo solar (um feito de engenharia de cinco camadas)

O escudo solar do James Webb é aproximadamente do tamanho de um campo de ténis e foi cuidadosamente construído em cinco camadas. A camada exterior tem apenas uma espessura de 0,05 milímetros, enquanto cada uma das restantes camadas tem uma espessura de 0,025 milímetros. Todas as camadas têm tamanhos e formas ligeiramente diferentes, com a camada mais exterior a ser relativamente mais plana e a maior, e camada mais interior a ser mais curva e mais pequena. As camadas estão mais juntas no centro e mais afastadas nos bordos.

O número específico de camadas irá permitir que o calor seja suficientemente bloqueado e redireccionado pelo escudo solar para que o telescópio possa atingir as suas temperaturas operacionais extremamente baixas, com alguma margem de segurança. As leves, mas resistentes camadas estão separadas para reduzir a transferência de calor de uma camada para outra, o que significa que cada camada sucessiva seja mais fria do que a que se encontra por debaixo. Juntas, as cinco camadas reduzem a exposição do Sol por um factor de um milhão, de mais de 200 kilowatts para uma fracção de um watt.

 

 

 

 

 

O escudo solar irá actuar como uma divisória entre o “lado quente” e o “lado frio” do observatório. O “lado quente” refere-se às partes do observatório que estarão voltadas para o Sol. A camada do escudo solar que está voltada para o Sol irá atingir temperaturas de cerca de 383 K. Entretanto, o “lado frio” com os espelhos e os instrumentos científicos tem de ser mantido a temperaturas criogénicas para assim detectar os fracos sinais de calor no Universo. A camada do escudo solar mais próxima das ópticas do telescópio irá atingir temperaturas de 36 K. A órbita do James Webb no ponto L2 do Sistema Terra-Sol, permite que o observatório mantenha as suas ópticas e instrumentos na sombra das emissões de calor e luz a partir do Sol, da Terra e da Lua, que iriam interferir com as sensíveis observações infravermelhas.

A plataforma de satélite que é utilizada no Telescópio Espacial James Webb fornece as funções de suporte para as operações do observatório e é composta por seis subsistemas: fornecimento de energia eléctrica, controlo de atitude, comunicações, comando e processamento de dados, controlo térmico e propulsão.

O subsistema de fornecimento de energia converte a luz solar nos painéis solares em energia eléctrica necessária para operar tudo no observatório e distribui a energia a todos os subsistemas.

O subsistema de controlo de atitude detecta a orientação do observatório, mantém o observatório numa órbita estável, e proporciona a orientação do observatório para a área do céu que os instrumentos irão observar.

O subsistema de comunicações representa os “ouvidos e boca” para o observatório. O sistema recebe os comandos de e transmite os dados para o Space Telescope Science Institute’s Mission Operations Center.

O subsistema de comando e processamento de dados é o “cérebro” do veículo. O sistema tem um computador – o Command Telemetry Processor (CTP) – que recebe os comandos do subsistema de comunicações e os redirecciona para o receptor apropriado. O subsistema possuí também um dispositivo de memória / armazenamento de dados para o observatório, o Solid-State Recorder (SSR). O CTP controla as interacções entre os instrumentos científicos, o SSR e o subsistema de comunicações.

O subsistema de controlo térmico mantém a temperatura operacional do veículo, ajudando a garantir que o observatório se encontra na temperatura apropriada de operação em todo o tempo.

O subsistema de propulsão contém o combustível e os motores que, quando direccionado pelo subsistema de controlo de atitude, são accionados para manter a órbita e ajuda a gerir o momento. Mais sobre como o James Webb faz a gestão do momento aqui.

Orientando o telescópio James Webb

Para movimentar e apontar para diferentes objectos no espaço, o telescópio James Webb utiliza seis rodas de reacção que armazenam e trocam momento angular para rodar o observatório. As rodas de reacção trabalham em combinação com três sensores estelares e seis giroscópios que fornecem o feedback para onde o telescópio está a apontar e qual a velocidade com que se está a mover. Isto permite um direccionamento «bruto» (em minutos de arco) que é suficiente para apontar o telescópio para a parte correcta do céu e suficiente para que o instrumento Fine Guidance Sensor (FGS) «tome conta da operação» e consiga uma orientação “fina” (segundos de arco) necessária para as observações. O Fine Steering Mirror (FSM) será utilizado para compensar qualquer vibração mínima abordo do observatório e estabilizar o raio de luz que é proveniente do telescópio em direcção aos instrumentos científicos para conseguir uma precisão de milionésimos de segundo de arco. O FSM será também utilizado para realizar redirecções angulares muito pequenas, tais como observar o mesmo objecto por instrumentos diferentes sem ter de mover todo o observatório. Mais sobre os giroscópios do James Webb aqui.

Instrumentos e capacidades

O podes científico sem precedentes do Telescópio Espacial James Webb é uma função do tamanho do seu espelho primário e da extrema sensibilidade e precisão dos seus quatro instrumentos científicos. Os instrumentos do James Webb estão localizados no Integrated Science Instrument Module (ISIM), que é o que os engenheiros referem como «carga principal». O ISIM está situado no lado frio do telescópio, protegido pelo escudo solar da luz visível e da luz infravermelha do Sol, da Terra e da Lua.

A definição da escala de temperatura Kelvin é a de que o kelvin se refere ao “zero absoluto,” a temperatura mais baixa possível. A água congela a 0.ºC, ou cerca de 273 K. Os instrumentos do infravermelho próximo (NIRCam, NIRSpec, FGS/NIRISS) trabalham a cerca de 39 K (-234.ºC) através de um sistema de arrefecimento passivo. O instrumento MIRI (infravermelho médio) trabalha a uma temperatura de 7 K (-266.ºC), usando um sistema de refrigeração de hélio (sistema crioarrefecimento).

Existem dois modos de observação abrangentes nos quais o James Webb pode operar: observação e espectroscopia. Os quatro instrumentos do observatório recebem a luz recolhida pelo telescópio e usam uma variedade de ferramentas – câmaras, espectógrafos, coronógrafos, e outros instrumentos especializados – projectados para maximizar o conhecimento científico ganho em cada observação. Cada instrumento tem também um campo de visão que é único em área, forma e orientação. Em alguns casos, diferentes modos de observação em cada instrumento cobrem campos de visão de diferentes tamanhos e formas.


Os quatro instrumentos do James Webb estão especificamente projectados para utilizar modos de observação específicos, componentes e campos de visão para nos permitir aprender mais sobre uma grande variedade de objectos no espaço, incluindo estrelas, planetas, galáxias e energia escura.

A Near-Infrared Camera (NIRCam) prporciona imagens de alta resolução e espectroscopia para um grande leque de investigações. A NIRCam é o principal sistema de observação do James Webb e opera numa gama de comprimentos de onda entre 0,6 e 5 microns, onde a poeira se torna transparente. A NIRCam está equipada com coronógrafos, instrumentos que permitem aos astrónomos obter imagens de objectos muito muito fracos e escuros ao redor de um objeto central brilhante, bloqueando a fonte de luz mais intensa, que é útil em investigações que procuram determinas as características dos planetas a orbitar estrelas próximas. A NIRCam foi conctruída por uma equipa na Universidade do Arizona e pelo Centro de Tecnologia Avançada da Lockheed Martin.

O Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) é considerado uma ferramenta muito versátil para as investigações espectroscópicas de infravermelho próximo do James Webb. O NIRSpac opera num leque de comprimentos de onda entre 0,6 e 5 microns. Para além de levar a cabo a espectroscopia standar de fenda única para obter espectros de objectos específicos, o NIRSpec é projectado para observar 100 objectos de forma simultânea – o primeiro espectrógrafo no espaço com esta capacidade de observar objectos múltiplos. Esta capacidade é denominada “matriz de micro-obturador.” As células do micro-obturador do NIRSpec, cada uma aproximadamente tão largas como um cabelo humano, têm coberturas que abrem e fecham quando é aplicado um campo magnético. Cada célula pode ser controlada individualmente, permitindo ser aberta e fechada para observar ou bloquear uma porção do céu. O NIRSpec foi fabricado para a Agência Espacial Europeia pelas Airbus Industries com a matriz de micro-obturador e subsistemas de detecção a serem fabricados pela NASA.

O Near-Infrared Slitless Spectrograph/Fine Guidance Sensor (NIRISS/FGS) fornece capacidades de observação no infravermelho próximo e espectroscopia. Sendo o único instrumentro equipado com uma máscara de abertura, o NIRISS tem a capacidade única de capturar imagensde objectos brilhantes numa resolução maior do que os outros sistemas de observação. O NIRISS opera numa gama de comprimentos de onda entre 0,6 e 5 microns, tendo uma contribuição da Agência Espacial Canadiana.

Alojado na mesma estrutura do NIRISS encontra-se o Fine Guidance Sensor (FGS), que é um sistema de câmaras projectado para garantir que o James Webb está estável e a apontar na direcção exacta ao longo das observações. O FGS detecta e identifica estrelas guia e garante que o telescópio está fixado nessas estrelas para toda o processo de observação.

O instrumento Mid-Infrared Instrument (MIRI) fornece capacidades de observação e espectroscopia nos comprimentos de onda do infravermelho médio. O MIRI está equipado com uma câmara, coronógrados, espectógrados e uma unidade de campo integral, que é uma combinação de câmara e espectógrafo utilizada para capturar e mapear espectros ao longo do campo de visão. O MIRI opera numa gama de comprimentos de onda entre os 5 e os 28 microns. Sendo o único instrumento de infravermelhos médios, os astrónomos irão usar o MIRI para estudar o desvio para o vermelho da luz de galáxias distantes, estrelas recém formada, cometas muito ténues e objectos na Cintura de Kuiper.

Como o MIRI vê mais fundo no infravermelho do que outros instrumentos, tem de ser mantido ainda mais frio do que os restantes. O crioarrefecimento de dois estágio do James Webb funciona como o mais efectivo frigorífico do mundo, bombeando um gás que absorve o calor através do instrumento. O primeiro estágio coloca o MIRI em temperaturas de 18 K, e o segundo estágio leva os detectores do MIRI abaixo de 7 K – isto é apenas 7 graus acima do zero absoluto, a temperatura teória na qual toda a dinâmica para, mesmo os movimentos dos átomos.

O MIRI foi fornecido pelo Consórcio Europeu com a Agência Espacial Europeia e o Laboratório de Propulsão a Jacto da NASA.

A Arianespace

A Arianespace foi fundada em 1980 sendo a primeira empresa de serviços e soluções de lançamentos orbitais. É subsidiária do ArianeGroup que detém 74% das suas acções, sendo o restante detido por 17 outras empresas ligadas à industria Europeia de lançamentos espaciais.

Desde a sua fundação, a Arianespace assinou mais de 530 contratos de lançamento de satélites, tendo colocados em órbita mais de 570 satélites. Mais de metade dos satélites comerciais agora em serviço em torno do planeta foram colocados em órbita pela Arianespace.

As actividades da empresa ocorrem em todo o mundo, tendo a sua sede em Evry, França; o centro espacial de Kourou, Guiana Francesa, onde estão situadas as plataformas de lançamento do lançador Ariane, Soyuz e Vega; e escritórios em Washington D.C., Tóquio e Singapura. A Arianespace disponibiliza serviços de lançamentos aos operadores de satélites em todo o mundo, incluindo empresas privadas e agências governamentais.

O Ariane-5ECA

O super lançador europeu Ariane-5ECA (Evolution Cryotechnique type A) é um lançador a dois estágios, auxiliados por dois propulsores laterais a combustível sólido. O Ariane-5ECA tem um peso bruto de 777.000 kg, podendo colocar 16.000 kg numa órbita a 405 km de altitude com uma inclinação de 51,6.º em relação ao equador terrestre ou então 10.500 kg numa órbita de transferência para a órbita geossíncrona. No lançamento desenvolve 1.566.000 kgf. Tem um comprimento total de 59,0 metros e o seu diâmetro base é de 5,4 metros.

Os propulsores laterais de combustível sólido desenvolvem mais de 90% da força inicial no lançamento. Designados P241 (Ariane-5 EAP “Etage Acceleration a Poudre”) cada propulsor tem um peso bruto de 278.330 kg, pesando 38.200 kg sem combustível e desenvolvendo 660.000 kgf no vácuo. O Ies é de 275 s (Ies-nm de 250 s) e o Tq é de 130s. Os propulsores laterais têm um comprimento de 31,6 metros e um diâmetro de 3,05 metros. Estão equipados com um motor P241 que consome combustível sólido constituído por uma mistura de 68% de perclorato de amónia (oxidante), 18% de alumínio (combustível) e 145 polibutadieno (substância aglutinante).

Cada propulsor é composto por três segmentos. O segmento inferior tem um comprimento de 11,1 metros e está abastecido com 106,7 t de propolente; o segmento central tem um comprimento de 10,17 metros e está abastecido 107,4 t de propolente, finalmente o segmento superior (ou frontal) tem um comprimento de 3,5 metros e está abastecido com 23,4 t de propolente. Sobre o segmento superior está localizada uma ogiva com um sistema de controlo. O processo de ignição é iniciado por meios pirotécnicos (assim que o motor criogénico Vulcain do primeiro estágio estabiliza a sua ignição) e o propolente sólido queima a uma velocidade radial na ordem dos 7,4 mm/s (a queima é realizada de dentro para fora). O controlo de voo é feito através da tubeira móvel do propulsor que é conduzida actuadores controlados hidraulicamente.

O primeiro estágio do foguetão Ariane-5ECA, denominado H173 (EPC “Etage Principal Cryotechnique”), tem um comprimento de 30,5 metros e um diâmetro de 5,46 metros. Tem um peso bruto de 186.000 kg e um peso sem combustível de 12.700 kg. No lançamento desenvolve 113.600 kgf (vácuo), com um Ies de 434 s (Ies-nm de 335 s) e um Tq de 650 s. O seu motor criogénico Vulcain-2 (com um peso de 1.800 kg, diâmetro de 2,1 metros e comprimento de 3,5 metros) é capaz de desenvolver 132.563 kgf no vácuo, com um Ies 440 s e um Tq de 605 s. Tal como o Vulcain, utilizado no primeiro estágio do Ariane-5G, o Vulcain-2 consome LOX e LH2. O Vulcain-2 é desenvolvido pela Snecma.

O H173 é capaz de transportar mais 15.200 kg de propolente devido a modificações feitas no tanque de oxigénio líquido. Na parte superior do H173 encontra-se a secção de equipamento VEB (Vehicle Equipment Bay) do Ariane-5ECA onde são transportados os sistemas eléctricos básicos, sistemas de orientação e telemetria, e o sistema de controlo de atitude. A secção de equipamento é desenvolvida pela Astrium SAS e tem uma altura de 1,13 metros e um peso de 950 kg.

Os lançadores Ariane-5ECA são fabricados sobre a autoridade da Agência Espacial Europeia e da agência espacial Francesa CNES (Centre National d’Etudes Spatiales). A empresa Europeia Airbus Defence and Space é a principal contratante para os veículos, liderando um consórcio multinacional de outras empresas Europeias.

Lançamento Veículo

Missão

Data Hora (UTC) Carga
2019-007 L5106

VA247

05/Fev/2019 21:01:08 HS4-SGS1 (Hellas-Sat-4, SaudiGeoSat-1)

GSAT-31

2019-034 L5107

VA248

20/Jun/2019 21:43:07 AT&T T-16

Eutelsat-7C

2019-049 L5108

VA249

06/Ago/2019 19:30:07 Intelsat-39

Hylas-3 (EDRS-C)

2019-080 L509

VA250

26/Nov/2019 21:23:07 TIBA-1

Inmarsat-5 F5

2020-005 L5110

VA251

16/Jan/2020 21:05:07 Eutelsat Konnect

GSAT-30

2020-013 L5111

VA252

18/Fev/2020 22:18:07 JCSat-17

GEO-KOMPSAT-2B

2020-054 L5112

VA253

15/Ago/2020 22:04:07,3 Galaxy-30 / MEV-2

BSat-4b

2021-069 L5113

VA254

30/Jul/2021 21:00:07,3 Star One-D2

Eutelsat Quantum

2021-095 L5114

VA255

24/Out/2021 02:10:07.3 SES-17

Syracuse-4A

2021-130 L5115

VA256

24/Dez/21 12:20:07 James Webb

O veículo L5115 e a missão VA256

Na sua configuração de carga dupla e uma carenagem longa (construída pela RUAG Schweiz AG) com uma altura total de 17 metros, diâmetro de 5,4 metros e uma massa de 2.400 kg, o James Webb ocupa a totalidade da carenagem, apoiado num adaptador der carga desenvolvido pela RUAG e com uma massa de 93 kg. A carenagem estava protegida pelo produto FAP (Fairing Acoustic Protection), que é utilizado desde a missão V175 (veículo L534).

Existem vários adaptadores Sylda – na verdade sete versões – cujas massas variam entre os 400 kg e os 530 kg e com comprimentos entre os 4,9 metros e os 6,4 metros. Neste lançamento o adaptador Sylda tinha uma massa de 440 kg.

O lançador pode ser dividido em duas partes: o Sistema Composto Superior (SCS) e o Sistema Composto Inferior (SCI). O SCS é composto pela carenagem, pela estrutura de transporte de carga Sylda-5 e pelo conjunto formado pelo estágio superior criogénico ESC-A, pela secção de equipamento (VEB – Vehicle Equipment Bay) e por um Cone 3936. Por sua parte, o SCI incorpora o estágio criogénico principal EPC (H175) com o motor Vulcain-2 e dois propulsores laterais de combustível sólido EAP (P240). O VEB tem um comprimento de 1,13 metros e uma massa de 970 kg.

Lançamento da missão VA256

O Telescópio Espacial James Webb chegou ao Centro Espacial Guyanais a 12 de Outubro, com a campanha para o lançamento a ter início a 6 de Novembro. Depois de integrado, o foguetão foi transportado do edifício de integração do lançador BIL (Launcher Integration Building) para o edifício de integração final BAF (Final Integration Building) a 29 de Novembro.

O James Webb era integrado no lançador Ariane-5ECA+ a 11 de Dezembro e a integração da carenagem de protecção ocorria a 17 de Dezembro. O ensaio geral para o lançamento ocorria a 19 de Dezembro e a revisão dos preparativos para o lançamento teve lugar no dia 21. O transporte do foguetão para a plataforma de lançamento ocorria a 23 de Dezembro.

A contagem decrescente final inicia-se a H0-11h 23m e inclui todas as operações de preparação do lançador, satélites e base de lançamento. A execução correcta de todas as operações leva à autorização da ignição do motor Vulcain seguindo-se a ignição dos propulsores laterais de combustível sólido na hora de lançamento seleccionada, o mais cedo possível dentro da janela de lançamento para os satélites. A T-10h 33m tem lugar a verificação dos sistemas eléctricos do lançador.

A contagem decrescente termina com uma sequência sincronizada gerida pelos computadores do Ariane-5ECA e que se inicia a H0-7 m. Em alguns casos, uma sequência pré-sincronizada pode ser necessária para optimizar o abastecimento do estágio criogénico principal. Se uma paragem na contagem decrescente coloca o tempo Ho fora da janela de lançamento, o lançamento é adiado para D+1 ou D+2, isto é um ou dois dias depois da data inicial de lançamento, dependendo do problema e da solução adoptada.

A H0-7h 30m procede-se à verificação dos sistemas eléctricos e aos procedimentos de preparação e configuração do EPC e do motor Vulcain para o condicionamento térmico e posterior abastecimento. Os preparativos finais da plataforma de lançamento decorrem a H0-6h com o encerramento de portas, remoção das barreiras de segurança e configuração dos circuitos de fluidos em preparação do abastecimento do lançador. Nesta fase, o programa de voo é inserido nos computadores do Ariane-5ECA e procede-se ao teste das ligações de rádio entre o lançador e o centro de controlo. O alinhamento das unidades de orientação inercial decorre nesta fase dos preparativos para o lançamento. A evacuação do pessoal técnico da plataforma de lançamento ocorre a H0-5h e inicia-se o abastecimento do EPC a H0-4h 38m em quatro fases: primeiro, dá-se a pressurização dos tanques de abastecimento (este procedimento tem uma duração de 30 minutos); segundo, procede-se ao condicionamento térmico das condutas de abastecimento para assim poderem lidar com as baixas temperaturas dos propelentes criogénicos (este procedimento tem uma duração de 30 minutos); terceiro, dá-se o abastecimento dos tanques de propolente com hidrogénio líquido e com oxigénio líquido (o abastecimento tem uma duração de 2 horas); e finalmente quarto, mantém-se o abastecimento até ao início da sequência sincronizada.

A pressurização dos sistemas de controlo de atitude e de comando ocorre a H0-5h. A H0-3h 28m inicia-se o abastecimento do estágio superior criogénico ESC-D, sendo também feito em quatro fases: pressurização dos tanques de abastecimento (este procedimento tem uma duração de 30 minutos); condicionamento térmico durante 30 minutos das condutas de abastecimento para assim poderem lidar com as baixas temperaturas dos propelentes criogénicos; abastecimento dos tanques de propolente com hidrogénio líquido e com oxigénio líquido (o abastecimento tem uma duração de 1 hora); e finalmente mantém-se o abastecimento até ao início da sequência sincronizada.

O condicionamento térmico do motor Vulcain ocorre a H0-3h 18m. Os preparativos para o início da sequência sincronizada têm lugar a H0-30m e a sequência sincronizada iniciou-se a H0-7m. As operações da sequência sincronizada são controladas de forma automática e exclusivamente pelo computador operacional de verificação e comando CCO (Operational Checkout-Computer) localizado no Complexo de Lançamento ELA3. Durante esta sequência, todos os elementos que estão envolvidos no lançamento são sincronizados pelo tempo de contagem decrescente distribuídos por todo o centro espacial. Durante a fase inicial, e até H0-6s, o lançador é gradualmente transferido para a sua configuração de voo pelo computador CCO. Se a sequência sincronizada é suspensa, o lançador é transferido de forma automática para a sua configuração a H0-7m. Na segunda fase da sequência (uma fase irreversível) que decorre entre H0-6s até H0-3,2s, a sequência sincronizada já não é dependente da contagem decrescente do centro espacial, operando de acordo com um relógio interno. A fase final é a ignição do lançador. A sequência de ignição é controlada exclusivamente pelo computador de bordo OBC (On-Board Computer). Os sistemas no solo executam um número de acções em paralelo com a sequência de ignição de bordo.

A H0-6m 30s finaliza o abastecimento de hidrogénio líquido e de oxigénio líquido com os volumes de propolente ao nível necessário para a missão. Nesta altura são abertas as válvulas de inundação de segurança da plataforma de lançamento e são armadas as barreiras das condutas de segurança pirotécnicas. A esfera de hélio do estágio ESC-A é isolada a H0-6m. A H0-4m dá-se a pressurização dos tanques do estágio EPC, o isolamento dos tanques e início da purga da interface umbilical entre os sistemas do solo e o estágio EPC. Nesta altura é finalizado o abastecimento de oxigénio líquido ao estágio superior, fazendo-se a transição do oxigénio líquido para a pressão de voo. O final do abastecimento de hidrogénio líquido ao estágio superior dá-se a H0-3m 40s e procede-se ao cálculo do tempo H0, verificando-se que o segundo computador de bordo foi alterado para ‘modo de observação’. A H0-3m 10s o hidrogénio líquido do estágio superior criogénico encontra-se na pressão de voo. O valor do H0 é inserido nos dois computadores de bordo a H0-3m e é comparado com o valor a H0 no solo.

O aquecimento eléctrico das baterias do EPC e da secção de equipamento do lançador dá-se a H0-2m 30s ao mesmo tempo que se procede à desactivação do sistema de aquecimento eléctrico do sistema de ignição do motor Vulcain-2. A H0-2m dá-se a abertura das membranas das válvulas do Vulcain-2 e a válvula do condicionamento térmico do motor é encerrada. A pré-deflexão da tubeira HM7B ocorre a H0-1m 50s e o fornecimento de energia eléctrica ao lançador é transferido para a fonte a bordo do lançador a H0-1m 5s. Nesta fase termina a pressurização dos tanques do estágio ESC-D a partir do solo e inicia-se a verificação da selagem das válvulas do estágio. O início do sistema de controlo automático da sequência de ignição tem lugar a H0-37s, ao mesmo tempo que são activados os gravadores de bordo e são armadas as linhas de segurança pirotécnicas. Segue-se a H0-30s a verificação da purga do circuito umbilical entre o solo e o lançador e são abertas as válvulas do estágio EPC. Os sistemas de controlo de atitude do estágio EPC são activados a H0-22s, dando-se nesta altura a autorização para a transferência para o controlo de bordo. O sistema de correcção do efeito POGO é activado a H0-16,5s e procede-se à ventilação da carenagem e da secção de equipamento do lançador. As válvulas do sistema de supressão de ondas de choque são abertas a H0-12s.

A sequência irreversível inicia-se a H0-6s com a activação e ignição do sistema AMEF para queimar o hidrogénio residual que se possa ter acumulado na plataforma de lançamento. São enviados os comandos para a retracção dos braços de abastecimento criogénico. O fusível de controlo de comunicação de informação é transferido para o lançador.

A sequência de ignição inicia-se a H0-3s com a verificação do estado do computador, transferência dos sistema de orientação inercial para o modo de voo, monitorização das pressões do oxigénio e do hidrogénio líquido, e activação das funções de controlo de navegação, orientação e atitude. A deflexão da tubeira HM7B é verificada a H0-2,5s e a H0-1,4s é encerrada a válvula de purga do motor. A H0-0,2s é verificada a recepção do sinal de ‘retracção dos braços criogénico’ enviado pelo computador de bordo.

Entre H0 e H0+6,65s dá-se a ignição do motor Vulcain-2 e a verificação da sua operação correcta (o tempo a H0+1s corresponde à abertura da válvula da câmara de hidrogénio). O final da verificação da operação motor principal ocorre a H0+6,9s e a ignição dos propulsores laterais de combustível sólido ocorre a H0+7,05s.

Sequência de lançamento

O lançamento da missão VA256 teve lugar às 1220:07.3UTC do dia 24 de Dezembro (a ignição do motor criogénico ocorre a T+1s, seguindo-se a ignição dos dois propulsores laterais de combustível sólido a T+7,05s), com o lançador a abandonar a plataforma de lançamento a T+7,3s.

A T+12,7s termina o voo vertical e iniciava-se a manobra de inclinação (terminando a T+22,6s) e a T+17,05s iniciava-se a manobra de rotação do lançador em torno do seu eixo longitudinal (esta manobra terminava a T+32,05s). A separação dos dois propulsores laterais de combustível sólido dava-se a T+2m 21s (entrando-se na fase propulsionada EPC) e a separação das duas metades da carenagem de protecção ocorre a T+3m 26s.

Por volta de T+8m 41s terminava a queima do estágio criogénico principal EPC (com a exaustão do fornecimento de hidrogénio líquido), com a sua separação a ter lugar a T+8m 47s. Entrando-se na fase de propulsão ESC-D, a ignição do estágio criogénico superior ocorria a T+8m 51s. O final da queima do estágio superior ESC-D ocorre a por volta de T+24m 51s, atingindo-se a órbita terrestre a T+25m 34s.

A separação do Telescópio Espacial James Webb ocorre a T+27m 7s,

O Telescópio Espacial James Webb é lançado numa trajectória directa para uma órbita ao redor do segundo Ponto Lagrange do sistema Terra-Sol (L2), mas precisa de fazer as suas próprias manobras de correção de trajectória para lá chegar. Isto acontece de forma intencional, pois se o telescópio recebesse muito impulso do lançador não poderia virar para executar uma manobra de travagem porque isso iria expor directamente a óptica do seu telescópio e estrutura ao Sol, colocando assim em risco a sua missão. Portanto, o James Webb obtém um pequeno impulso intencional por parte do seu lançador e usa os seus próprios propulsores para compensar a diferença.

Assim, o James Webb realiza três manobras de correção de trajectória (MCC): MCC-1a, MCC-1b e MCC-2. A primeira manobra, MCC-1a, é a mais importante e a única outra operação de tempo crítico além da abertura dos painéis solares durante o seu período de comissionamento. A MCC-1a deve ocorrer entre 12,5 horas e aproximadamente 20 horas após o lançamento, sendo uma queima contínua que dura até algumas horas.

A segunda manobra, MCC-1b, é uma queima mais curta realizada aproximadamente 2,5 dias após o lançamento, logo antes do início da abertura do escudo solar. A manobra final, MCC-2, é realizada 29 dias após o lançamento, e é projectada para inserir o observatório na órbita ideal em torno do ponto L2.

Dados estatísticos e próximos lançamentos

– Lançamento orbital: 6160

– Lançamento orbital Arianespace: 298 (4,84%)

– Lançamento orbital desde CSG Kourou: 310 (5,03% – 100,00%)

Os próximos lançamentos orbitais previstos são (hora UTC):

6161 – 25 Dez (?) (1500:??) – GIK-1 Plesetsk, LC35/1 – 14A127 Angara-A5/DM-03 ‘Persey’ (71753/3L) – IPN-1

6162 – 26 Dez (0311:31) – Taiyuan, LC9 – Chang Zheng-4C (Y39) – Ziyuan-1 (2E), CAS-9 (XW-3)

6163 – 27 Dez (1310:37) – Baikonur, LC31 PU-6 – 14A14-1B Soyuz-2-1B/Fregat (ST37 Ya15000-052/123-??) – OneWeb (F12)

6164 – 29 Dez (1112:??) – Jiuquan, LC45/94 – Chang Zheng-4B (?) – ??

6165 – 30 Dez (1600:??) – Xichang, LC3 – Chang Zheng-3B/G2 (?) – Zhongxing-6D (?)



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