Ingenjörer och tekniker som arbetar på rymdteleskopet James Webb genomförde framgångsrikt den första viktiga optiska mätningen av Webbs färdigmonterade primärspegel, kallas ett Center of Curvature-test.

Att ta en "före" optisk mätning av teleskopets utplacerade spegel är avgörande innan teleskopet går in i flera stadier av rigorösa mekaniska tester. Dessa tester kommer att simulera de våldsamma ljud- och vibrationsmiljöer som teleskopet kommer att uppleva inuti sin raket på väg ut i rymden. Denna miljö är en av de mest stressande strukturellt och kan förändra formen och inriktningen av Webbs primära spegel, som kan försämras eller, i värsta fall, förstöra dess prestanda.

Webb har designats och konstruerats för att motstå dess lanseringsmiljö, men det måste testas för att verifiera att det verkligen kommer att överleva och inte förändras på något oväntat sätt. Att göra samma optiska mätningar både före och efter testning av simulerad lanseringsmiljö och jämföra resultaten är grundläggande för Webbs utveckling, försäkrar att det kommer att fungera i rymden.

"Detta är det enda testet av hela spegeln där vi kan använda samma utrustning under ett före och efter test, " sa Ritva Keski-Kuha, testledaren och NASA:s biträdande teleskopchef för Webb vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Detta test kommer att visa om det finns några förändringar eller skador på det optiska systemet."

För att genomföra testet, optiska ingenjörer sätter upp en interferometer, huvudenheten som används för att mäta formen på Webbs spegel. Vågor av synligt ljus är mindre än en tusendels millimeter långa, och optik som Webbs måste formas och justeras ännu mer exakt än så här för att fungera korrekt. Att göra mätningar av spegelns form och position med laser förhindrar fysisk kontakt och skador (repor på spegeln). Så forskare använder våglängder av ljus för att göra små mätningar. Genom att mäta ljus som reflekteras från optiken med en interferometer, de kan mäta extremt små förändringar i form eller position. En interferometer har fått sitt namn från processen att registrera och mäta krusningsmönster som uppstår när olika strålar av ljus blandas och deras vågor kombineras eller "stör".

Under testet utfört av ett team från NASA Goddard, Ball Aerospace of Boulder, Colorado, och Space Telescope Science Institute i Baltimore Maryland, temperatur- och luftfuktighetsförhållandena i renrummet hölls otroligt stabila för att minimera driften i de känsliga optiska mätningarna över tiden. Ändå, små vibrationer är alltid närvarande i renrummet som orsakar skakningar under mätningar, så interferometern är en "höghastighets", tar 5, 000 "frames" varje sekund, vilket är en snabbare hastighet än själva bakgrundsvibrationerna. Detta gör att ingenjörer kan subtrahera jitter och bli bra, rena resultat.

Center of Curvature-testet mäter formen på Webbs huvudspegel genom att jämföra ljus som reflekteras från den med ljus från ett datorgenererat hologram som representerar vad Webbs spegel helst borde vara. Genom att störa ljusstrålen från Webb med strålen från hologramreferensen, interferometern jämför de två exakt genom att mäta skillnaden med otrolig precision. "Interferometri med hjälp av ett datorgenererat hologram är ett klassiskt modernt optiskt test som används för att mäta speglar, " sa Keski-Kuha.

Med den största spegeln av något rymdteleskop, att ta denna mätning är en utmaning. "Vi har ägnat de senaste fyra åren åt att förbereda oss för detta test, sa David Chaney, Webbs primära spegelmätare hos Goddard. "Utmaningarna med detta test inkluderar den stora storleken på den primära spegeln, den långa krökningsradien, och bakgrundsljudet. Vårt test är så känsligt att vi kan mäta vibrationerna i speglarna på grund av att människor pratar i rummet."

Efter att mätningarna kommit tillbaka från interferometern kommer teamet att analysera data för att se till att speglarna är perfekt riktade innan lanseringsmiljötesterna. Center of Curvature-testet kommer att upprepas efter uppskjutningsmiljötestningen och resultaten jämförs för att bekräfta att Webbs optik kommer att fungera efter uppskjutningen i rymden.

Det kraftfullaste rymdteleskopet som någonsin byggts, Webb-teleskopet kommer att ge bilder av de första galaxer som någonsin har bildats, och utforska planeter runt avlägsna stjärnor. Det är ett gemensamt projekt av NASA, European Space Agency och Canadian Space Agency.