 |
| Ảnh: James Webb đang thử nghiệm trên mặt đất trước khi phóng vào không gian (Nguồn : NASA) |
Việc lựa chọn Beryllium làm vật liệu cốt lõi là một quyết định kỹ thuật cân não. Mặc dù Beryllium nổi tiếng với trọng lượng siêu nhẹ và tỷ lệ độ cứng trên khối lượng cực cao, nhưng lý do chính mà Lee Feinberg và đội ngũ NASA ưu tiên nó lại là khả năng dẫn nhiệt và tính ổn định kích thước vượt trội. Ở môi trường hoạt động cực lạnh tại điểm Lagrange 2 (L2) – nơi nhiệt độ dao động từ 30 đến 55 Kelvin – Beryllium trở nên "phẳng lì" về mặt giãn nở nhiệt. Điều này có nghĩa là ngay cả khi có sự thay đổi nhỏ về nhiệt độ, hình dạng của gương vẫn được giữ nguyên tuyệt đối, đảm bảo độ chính xác cho các phép đo khoa học. Thêm vào đó, lớp mạ vàng tinh khiết bên ngoài (được bảo vệ bởi một lớp phủ mỏng) đóng vai trò là "chiếc bẫy" ánh sáng hồng ngoại hoàn hảo, phản xạ dải bước sóng rộng từ 0,6 đến 28 micron, giúp Webb có độ nhạy gấp nhiều lần so với lớp phủ nhôm truyền thống của Hubble.
Bóng ma từ sự cố quang sai của kính Hubble năm 1990 – khi gương bị đánh bóng sai – đã buộc nhóm dự án James Webb phải thực hiện những bài kiểm tra khắt khe chưa từng có. Vì Webb nằm cách Trái Đất 1,5 triệu km (gấp 4 lần khoảng cách tới Mặt Trăng), việc cử phi hành gia lên sửa chữa là bất khả thi. Do đó, NASA đã áp dụng các khuyến nghị từ "báo cáo Allen", thiết lập hệ thống kiểm tra chéo độc lập với sự tham gia của các chuyên gia từng xử lý sự cố Hubble. Mọi công đoạn từ mài gương đến căn chỉnh đều được mô phỏng trong môi trường 1g và môi trường nhiệt độ không gian để đảm bảo 18 phân đoạn gương có thể hoạt động như một thực thể thống nhất. Mỗi phân đoạn đều có các bộ truyền động (actuators) riêng, cho phép tinh chỉnh vị trí với độ chính xác nanomet, giúp tiêu biến mọi quang sai cầu tiềm tàng ngay từ trong thiết kế.
Hành trình một tháng tiến tới điểm L2 là một chuỗi các thao tác triển khai nghẹt thở. Không chỉ là việc mở các cánh gương hay gương thứ cấp, đội ngũ vận hành còn phải đặc biệt chú trọng đến việc kiểm soát nhiệt độ để ngăn chặn hơi nước ngưng tụ và đóng băng trên các bề mặt quang học nhạy cảm. Khoảng hai tuần sau khi phóng, quá trình triển khai thực tế các phân đoạn gương mới bắt đầu, nơi mỗi tấm gương được di chuyển từng bước nhỏ khoảng 1/2 inch khỏi vị trí xếp gọn. Khi đã ổn định tại L2, Webb sẽ bắt đầu tìm kiếm "ánh sáng đầu tiên" thông qua camera NIRCam.
Tuy nhiên, các nhà khoa học phải kiên nhẫn đợi thiết bị này nguội đến mức tối thiểu để triệt tiêu nhiễu nhiệt từ chính các linh kiện điện tử. Vật thể đầu tiên được quan sát thường là một ngôi sao sáng, đơn lẻ, đóng vai trò là cột mốc để các thuật toán bắt đầu quá trình căn chỉnh kéo dài hơn ba tháng, biến những mảnh ghép hình ảnh rời rạc thành một bức tranh vũ trụ hoàn hảo và sâu thẳm.
Để duy trì hiệu suất hoạt động, James Webb được thiết kế với độ dự phòng (redundancy) cực cao cho các hệ thống điện và cơ khí. Dù các bộ phận cơ cấu triển khai lớn được coi là "điểm lỗi đơn lẻ" (single-point failures) đầy rủi ro, nhưng mọi thành phần điện tử, từ dây dẫn đến cuộn dây động cơ, đều có phương án dự phòng.
Ngay cả trong tình huống xấu nhất là một phân đoạn gương không thể triển khai hoàn toàn, các nhà khoa học vẫn có kế hoạch điều chỉnh tiêu cự hoặc hướng gương đó ra ngoài để bảo vệ dữ liệu tổng thể. Chính sự chuẩn bị tỉ mỉ và khả năng tận dụng những "món quà của thiên nhiên" như tính chất vật lý của vàng và beryllium đã biến James Webb thành đỉnh cao của trí tuệ con người, sẵn sàng mở ra một chương mới trong lịch sử thiên văn học.
Thế Anh