Cirka 1 miljon miles från närmaste ögonkirurg, NASA:s rymdteleskop James Webb kommer att kunna fullända sin egen vision när den är i omloppsbana.

Även om Webb-teleskopet kommer att fokusera på stjärnor och galaxer cirka 13,5 miljarder ljusår bort, dess syn går igenom en liknande process som du skulle göra om du genomgick en laseroperation för synkorrigering för att kunna fokusera på ett föremål 10 fot tvärs över rummet. I omloppsbana vid jordens andra Lagrangepunkt (L2), långt ifrån hjälp av en markläkare, Webb kommer att använda sitt instrument för nära-infraröd kamera (NIRCam) för att anpassa sina primära spegelsegment cirka 40 dagar efter lanseringen, när de har fällts ut från sitt oinriktade stuvade läge och svalnat till sina driftstemperaturer.

Lasersynkorrigeringskirurgi omformar ögats hornhinna för att ta bort brister som orsakar synproblem som närsynthet. Hornhinnan är ögats yta; det hjälper till att fokusera ljusstrålar på näthinnan på baksidan av ögat, och även om det verkar vara enhetligt och smidigt, den kan vara missformad och märkt med bucklor, gropar, och andra brister som kan påverka en persons syn. Den relativa placeringen av Webbs primära spegelsegment efter lanseringen kommer att motsvara dessa hornhinnedefekter, och ingenjörer på jorden kommer att behöva göra korrigeringar av speglarnas positioner för att få dem i linje, se till att de kommer att producera skarpa, fokuserade bilder.

Dessa korrigeringar görs genom en process som kallas vågfrontsavkänning och kontroll, som riktar in speglarna inom tiotals nanometer. Under denna process, en vågfrontssensor (NIRCam i det här fallet) mäter eventuella brister i inriktningen av spegelsegmenten som hindrar dem från att fungera som en singel, 6,5 meter (21,3 fot) spegel. En ögonkirurg som utför vågfrontsstyrd lasersynkorrigering (en process som förbättrades av teknik som utvecklats för att forma Webbs speglar) mäter och kartlägger på liknande sätt och tredimensionellt kartlägger eventuella inkonsekvenser i hornhinnan. Systemet matar dessa data till en laser, kirurgen anpassar proceduren för individen, och lasern omformar och återuppbygger hornhinnan enligt denna procedur.

Ingenjörer på jorden kommer inte att använda en laser för att smälta och omforma Webbs speglar (ge gärna en suck av lättnad); istället, de kommer att använda NIRCam för att ta bilder för att avgöra hur mycket de behöver för att justera vart och ett av teleskopets 18 primära spegelsegment. De kan justera spegelsegmenten genom extremt små rörelser av varje segments sju ställdon (små mekaniska motorer) – i steg om cirka 1/10, 000:e diametern på ett människohår.

Vågfrontsavkänning och kontrollprocess är uppdelad i två delar - grov fasning och fin fasning.

Under grov fasning, ingenjörer riktar teleskopet mot en ljus stjärna och använder NIRCam för att hitta stora förskjutningar mellan spegelsegmenten (även om "stor" är relativt, och i det här fallet betyder det bara millimeter). NIRCam har ett speciellt filterhjul som kan välja, eller filter, specifika optiska element som används under grovfasningsprocessen. Medan Webb tittar på den ljusa stjärnan, grisms i filterhjulet kommer att sprida stjärnans vita ljus på en detektor. Grisms, kallas även gitterprismor, används för att separera ljus med olika våglängder. Till en observatör, dessa olika våglängder visas som parallella linjesegment på en detektor.

"Ljuset från varje segment kommer att störa intilliggande segment, och om segmenten inte är inriktade till bättre än en våglängd av ljus, den interferensen visar sig som frisörstångsmönster, " förklarade Lee Feinberg, optiska teleskopelementhanterare för Webb-teleskopet vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Analysen av frisörstolpens mönster talar om för ingenjörerna hur de ska flytta speglarna."

Under finfasning, ingenjörer kommer återigen fokusera teleskopet på en ljus stjärna. Den här gången, de kommer att använda NIRCam för att ta 18 ofokuserade bilder av den stjärnan – en från varje spegelsegment. Ingenjörerna använder sedan datoralgoritmer för att bestämma den övergripande formen på den primära spegeln från dessa individuella bilder, och för att bestämma hur de måste flytta speglarna för att rikta in dem. Dessa algoritmer har tidigare testats och verifierats på en 1/6:e skalamodell av Webbs optik, och det verkliga teleskopet upplevde denna process inuti den kryogena, luftlös miljö i kammare A vid NASA:s Johnson Space Center i Houston. Ingenjörer kommer att gå igenom flera finfasade sessioner tills de 18 skiljer sig, ofokuserade bilder blir en enda, tydlig bild.

Efter att ingenjörerna justerat de primära spegelsegmenten, de måste rikta in den sekundära spegeln till den primära, anpassa sedan både de primära och sekundära speglarna till den tertiära spegeln och de vetenskapliga instrumenten. Även om ingenjörerna slutför den första anpassningen till NIRCam, Feinberg förklarade att de också testar inriktningen med Webbs andra instrument för att säkerställa att teleskopet är inriktat "över hela fältet."

Hela anpassningsprocessen förväntas ta flera månader, och när Webb väl börjar göra observationer, dess speglar kommer att behöva kontrolleras med några dagars mellanrum för att säkerställa att de fortfarande är inriktade – precis som någon som genomgick en laseroperation för synkorrigering kommer att schemalägga regelbundna ögonläkarebesök för att se till att deras syn inte är försämrad.

James Webb rymdteleskop, det vetenskapliga komplementet till NASA:s Hubble Space Telescope, kommer att bli det främsta rymdobservatoriet under det kommande decenniet. Webb är ett internationellt projekt som leds av NASA med sina partners, ESA (European Space Agency) och CSA (Canadian Space Agency).