O telescópio espacial James Webb (ou JWST - do inglês James Webb Space Telescope), denominado em homenagem ao antigo chefe da NASA, James Webb (entre 1961 e 1968), é a missão espacial mais ambiciosa, complexa, custosa e arriscada que a NASA alguma vez empreendeu.

O JWST tem uma sensibilidade 100 vezes superior à do telescópio espacial Hubble, o que lhe permite observar a formação das primeiras galáxias, estudar o nascimento das estrelas e seus sistemas planetários, e analisar a atmosfera de exoplanetas.

No final dos anos 90, a NASA começou a planear a sucessão do Hubble. O então chefe da NASA, Daniel Goldin, incentivou os engenheiros a desenvolver um telescópio maior, com um espelho de 8 metros de diâmetro, mas que fosse também mais acessível em termos de custos.

Enquanto o Hubble é capaz de operar em toda a gama da luz visível e um pouco no ultravioleta e infravermelho, o telescópio espacial de nova geração (como era então denominado) operaria apenas no infravermelho. Isso ocorre porque a luz visível proveniente das primeiras estrelas e galáxias formadas após o Big Bang é esticada de tal maneira com a expansão do universo que acaba na faixa dos infravermelhos quando chega até nós.

A captura dessa luz representou um enorme desafio para os engenheiros da NASA, que tiveram que levar em consideração diversos fatores.

Primeiramente, tiveram que lidar com o calor. Para que o sinal de infravermelho do próprio telescópio não interferisse com a captura do sinal do objeto a ser observado (que é infinitamente mais fraco), o telescópio teria que operar a -233°C. Isso significava desenhar instrumentação completamente nova.

Além disso, eles tiveram que considerar as limitações de tamanho e peso. Nem o espelho de 8 metros de diâmetro nem o escudo solar caberiam no interior de um foguetão, então eles precisavam ser dobráveis. Por outro lado, a estrutura do telescópio tinha que ser rígida, mas também suficientemente leve para limitar o peso a 6 toneladas. De acordo com o diretor do programa JWST da NASA, Eric Smith, eles tiveram que inventar 10 tecnologias completamente novas para desenvolver um telescópio funcional.

O espelho, por exemplo, ao contrário do espelho do Hubble, que é constituído por uma única peça de vidro, precisava ser segmentado, constituído por peças hexagonais separadas. Esses segmentos precisavam ser controlados minuciosamente para serem unidos numa única superfície óptica, com a luz refletida por eles completamente em uníssono, num processo conhecido como faseamento fino.

A escolha do material para o espelho também foi um grande desafio, uma vez que qualquer material altera sua forma quando arrefecido. Assim, cada segmento teve que ser moldado numa forma opticamente incorreta à temperatura ambiente, mas que adquirisse a forma correta, a nível nanométrico, a -233°C.

Além disso, o desenvolvimento do JWST foi marcado por inúmeras dificuldades. Alterações no desenho e atrasos nos prazos e custos durante a sua construção colocaram em causa as parcerias com as agências espaciais canadiana e europeia, bem como a confiança do Congresso dos Estados Unidos no projeto. A NASA também teve que adiar outros projetos devido aos custos, e o JWST esteve em risco de ser cancelado entre 2010 e 2011.

Quando os componentes do JWST foram testados em condições simuladas do espaço, foram detetados problemas com os semicondutores dos detetores de infravermelhos, que expandiram e fragmentaram, e com um componente do espectrómetro de infravermelho próximo, que também não resistiu às condições aplicadas nos testes.

O lançamento do JWST estava inicialmente planeado para 2007, mas esses problemas de engenharia, juntamente com problemas de gestão de projeto e indecisão política, contribuíram para um enorme atraso na conclusão do projeto.

Como mencionado anteriormente, o JWST esteve mesmo em risco entre 2010 e 2011. Em julho de 2011, o Congresso americano ameaçou terminar o financiamento do projeto, mas após alguns meses em suspense, o projeto acabou por ser salvo em novembro de 2011.

Em 2018, o lançamento do JWST foi novamente adiado devido a novos problemas técnicos. Uma comissão de revisão independente recomendou adiar o lançamento para março de 2021.

No entanto, a pandemia global de Covid-19 contribuiu para mais atrasos no desenvolvimento do JWST, e a NASA definiu uma nova data para o lançamento em 31 de outubro de 2021.

Posteriormente, em junho de 2021, problemas com o foguetão Ariane 5 fizeram deslizar, mais uma vez, a data de lançamento para novembro ou o início de dezembro. Em setembro, a NASA e a ESA anunciaram que o JWST ainda não tinha sido transportado da sua localização original na Califórnia para a plataforma de lançamento da ESA em Kourou, na Guiana Francesa. As duas agências espaciais definiram a data de lançamento para 18 de dezembro, mas as más condições climatológicas adiaram o lançamento. O JWST foi finalmente lançado em 25 de dezembro de 2021.

Devido ao lançamento bem-sucedido e preciso, a NASA espera que o telescópio tenha combustível suficiente para mais do dobro da esperança de vida inicialmente prevista (10 anos).

A viagem do JWST até ao segundo ponto de Lagrange (L2) do sistema Sol-Terra, um ponto de equilíbrio gravitacional localizado a aproximadamente 1,5 milhões de quilómetros da Terra, no lado oposto ao Sol, durou 30 dias. O JWST chegou ao L2 a 24 de janeiro de 2022.

Ao contrário do Hubble, que orbita a Terra numa distância que permite intervenções e reparações, o JWST, ao ser colocado na órbita L2 a 1,5 milhões de quilômetros de distância da Terra, não é passível de ser reparado.

O JWST desdobrou o seu colossal escudo solar em 31 de dezembro de 2021, e o tensionamento das 5 camadas de material que compõem o escudo solar foi concluído em 4 de janeiro de 2022.

O espelho secundário foi ativado e fixado no dia seguinte, enquanto o espelho primário foi desdobrado, tornando-se operacional em 8 de janeiro. Em seguida, foi realizado o alinhamento dos 18 painéis individuais que constituem o enorme espelho primário, um processo que durou cerca de 3 meses.

Em um anúncio feito em 11 de fevereiro, a NASA confirmou que o JWST capturou suas primeiras imagens da estrela HD 84406. A luz proveniente da HD 84406, capturada pelos 18 segmentos individuais do espelho primário do JWST, resultou numa imagem que mostra um mosaico de 18 pontos brilhantes dispersos.

Posteriormente, em 18 de fevereiro, a NASA divulgou uma nova imagem da HD 84406, onde as 18 imagens desfocadas da estrela foram alinhadas numa formação hexagonal deliberada. O alinhamento bem-sucedido dos segmentos individuais do espelho primário do JWST permitiu, então, a sobreposição das 18 imagens, proporcionando uma visão clara da HD 84406.

Em 11 de julho de 2022, a NASA anunciou que toda a instrumentação do JWST foi verificada e que o telescópio estava pronto para iniciar sua pesquisa científica.

Quais descobertas essa maravilha da engenhosidade e perseverança humana já nos proporcionou e ainda nos proporcionará? Aguarde o próximo artigo, caro leitor, onde vou listar os principais objetivos estabelecidos para a investigação científica do JWST e tentar resumir suas principais descobertas até o momento.