Μέχρι τώρα το διαστημικό τηλεσκόπιο που έχει αφήσει το μεγαλύτερο αποτύπωμα στην αστρονομία, με πολλές ανακαλύψεις και εκπληκτικές φωτογραφίες, είναι αναμφίβολα το τροχιακό τηλεσκόπιο «Χαμπλ». Πριν από λίγες μέρες η NASA αντιμετώπισε το πρόβλημα που είχε παρουσιαστεί στα ηλεκτρονικά συστήματα του υπέργηρου τηλεσκοπίου, χρησιμοποιώντας εναλλακτικά συστήματα και επαναφέροντάς το σε λειτουργία. Ομως, αν όλα πάνε σύμφωνα με το πρόγραμμα, τον ερχόμενο Νοέμβρη θα εκτοξευτεί με πύραυλο Ariane-5, από το διαστημοδρόμιο του ESA στη Γαλλική Γουιάνα, το τηλεσκόπιο «Τζέιμς Γουέμπ», που θα γίνει το μεγαλύτερο, ισχυρότερο και πιο σύνθετο όργανο παρατήρησης του ουρανού από το Διάστημα, αποφεύγοντας τις παρεμβολές που προκαλεί η γήινη ατμόσφαιρα στα επίγεια τηλεσκόπια. Λόγω του μεγέθους του, το τηλεσκόπιο θα εκτοξευτεί με διπλωμένα αρκετά τμήματά του, ώστε να χωράει στο τμήμα φορτίου του μεγάλου πυραύλου. Το «Γουέμπ» είναι διεθνής συνεργασία ανάμεσα στην αμερικανική διαστημική υπηρεσία NASA, την ευρωπαϊκή ESA και την καναδική CSA.

Το «Γουέμπ» συχνά αποκαλείται αντικαταστάτης του διαστημικού τηλεσκοπίου «Χαμπλ», αλλά στην πραγματικότητα πρόκειται μάλλον για διάδοχο, καθώς αποσκοπεί να προχωρήσει την αστρονομική παρατήρηση από το Διάστημα, πέρα από το σημείο που την έφτασαν το «Χαμπλ» και τα άλλα διαστημικά τηλεσκόπια, που καταγράφουν τις εκπομπές των ουράνιων σωμάτων κυρίως στο ορατό τμήμα του φάσματος και το υπεριώδες. Επειδή τα πιο μακρινά ουράνια σώματα φαίνονται με μετατόπιση της ακτινοβολίας τους προς το ερυθρό, εκπέμπουν φως με λιγότερες υπεριώδεις ακτίνες και λιγότερα από τα ορατά χρώματα, αλλά περισσότερη εγγύς υπέρυθρη ακτινοβολία (μικρού μήκους κύματος). Γι' αυτό ακριβώς χρειάζεται τηλεσκόπιο υπερύθρων, όπως το «Γουέμπ», για την παρατήρησή τους.

Ενα επιπλέον πλεονέκτημα των αστρονομικών παρατηρήσεων στο υπέρυθρο είναι ότι μπορούν να αποκαλύψουν άστρα και πλανήτες, που σχηματίζονται μέσα σε νέφη σκόνης και αερίων, τα οποία απορροφούν το ορατό φως. Το ορατό φως απορροφάται και από την άλω στο κέντρο του Γαλαξία μας. Αντίθετα, το υπέρυθρο φως που εκπέμπεται από τέτοιες περιοχές, διαπερνά το κουκούλι σκόνης και αποκαλύπτει τι υπάρχει στο εσωτερικό.

Το «Χαμπλ» έχει πρωτεύον κάτοπτρο διαμέτρου 2,4 μέτρων, άρα συλλεκτική επιφάνεια 4,5 τετραγωνικών μέτρων. Με το κάτοπτρο των 6,5 μέτρων, το «Γουέμπ» έχει 6,25 φορές μεγαλύτερη συλλεκτική επιφάνεια, άρα και ευαισθησία σε πολύ αχνά ουράνια σώματα. Επιπλέον, θα έχει μεγαλύτερο οπτικό πεδίο συγκριτικά με την ευρέος πεδίου κάμερα του «Χαμπλ», καλύπτοντας 15 φορές μεγαλύτερη περιοχή του ουρανού.

Ανάμεσα στις καινοτομίες του «Γουέμπ» είναι το πρωτεύον κάτοπτρο που αποτελείται από 18 εξαγωνικά τμήματα, τα οποία ξεδιπλώνουν και προσαρμόζονται ώστε να σχηματίζουν ένα κάτοπτρο διαμέτρου 6,5 μέτρων, μετά την εκτόξευση. Τα κάτοπτρα είναι κατασκευασμένα από το πολύ ελαφρύ χημικό στοιχείο βηρύλιο και επικαλυμμένα με χρυσό, που ανακλά πολύ καλά το υπέρυθρο φως. Στον χρυσό οφείλεται το κίτρινο χρώμα τους. Το μεγαλύτερο εξάρτημα του «Γουέμπ» είναι η ηλιακή ασπίδα πέντε στρωμάτων, που μειώνει την ηλιακή ακτινοβολία που φτάνει στο τηλεσκόπιο κατά ένα εκατομμύριο φορές. Στο L2 από τη μεριά που βλέπει τον Ηλιο η ασπίδα θα έχει θερμοκρασία 85 ^oC και από την άλλη (από όπου θα κάνει τις αστρονομικές παρατηρήσεις το τηλεσκόπιο) θα έχει -233 ^oC! Αυτή η ηλιακή ασπίδα διαστάσεων 22 επί 12 μέτρων, έχει εμβαδόν που πλησιάζει εκείνο ενός γηπέδου του τένις!

Τα τέσσερα επιστημονικά όργανα του τηλεσκοπίου - κάμερες και φασματόμετρα - διαθέτουν ανιχνευτές που είναι ικανοί να καταγράψουν εξαιρετικά ασθενή σήματα. Ενα από τα όργανα, το NIRSpec, έχει προγραμματιζόμενα μικροκλείστρα, που επιτρέπουν την ταυτόχρονη παρατήρηση 100 διαφορετικών αντικειμένων. Το «Γουέμπ» διαθέτει επίσης σύστημα ψύξης των ανιχνευτών του οργάνου MIRI - που βλέπουν στο κεντρικό τμήμα του υπέρυθρου φάσματος - μέχρι θερμοκρασία 7 βαθμών πάνω από το απόλυτο μηδέν, ώστε να μπορούν να λειτουργήσουν.

Το «Γουέμπ» θα περιφέρεται γύρω από τον Ηλιο σε απόσταση 1,5 εκατομμυρίου χιλιομέτρων μακριά από τη Γη, στο σημείο που ονομάζεται δεύτερο σημείο Λαγκράντζ, ή L2, όπου θα φτάσει ένα μήνα μετά την εκτόξευσή του. Στα σημεία Λαγκράντζ η βαρυτική έλξη της Γης και του Ηλιου εξισορροπείται από τη φυγόκεντρο δύναμη και έτσι τα σώματα, που βρίσκονται εκεί, μπορούν να παραμείνουν σταθερά. Για την ακρίβεια τα σημεία L1, L2 και L3 παρουσιάζουν ασταθή ισορροπία και απαιτείται τακτική διόρθωση με πυροδότηση των ακροφυσίων διόρθωσης πορείας, αλλά με μικρή κατανάλωση καυσίμου. Σε αντίθεση με το «Γουέμπ», το «Χαμπλ» περιφέρεται γύρω από τη Γη σε ύψος 570 χιλιομέτρων από την επιφάνειά της.

Στο σημείο L2 η ηλιακή ασπίδα του «Γουέμπ» θα εμποδίζει τόσο το φως από τον Ηλιο όσο και το ανακλώμενο από τη Γη και τη Σελήνη. Ετσι το «Γουέμπ» θα παραμένει κρύο, προϋπόθεση απαραίτητη για ένα υπέρυθρο τηλεσκόπιο (η ακτινοβολούμενη θερμότητα είναι υπέρυθρες ακτίνες, οι οποίες θα παραμόρφωναν το σήμα των υπέρυθρων ακτίνων, που στέλνουν τα παρατηρούμενα από το τηλεσκόπιο ουράνια σώματα). Καθώς η Γη περιφέρεται γύρω από τον Ηλιο, το «Γουέμπ» θα περιφέρεται κι αυτό μαζί της, παραμένοντας όμως στην ίδια απόσταση σε σχέση με τη Γη και τον Ηλιο, όπως φαίνεται και στο δημοσιευόμενο διάγραμμα. Στην πραγματικότητα, οι δορυφόροι δεν μένουν «σταθεροί» στα σημεία Λαγκράντζ, αλλά περιφέρονται σε τροχιές μικρής ακτίνας γύρω απ' αυτά. Αλλιώς θα μπορούσε να υπάρχει μόνο ένας δορυφόρος σε κάθε σημείο. Στο L2 παραμένει - εκτός λειτουργίας πια - και το διαστημικό τηλεσκόπιο «Χέρσελ», της ESA, που έβλεπε επίσης στο φάσμα των υπερύθρων, αλλά μεγαλύτερου μήκους κύματος (δηλαδή πιο κοντά στα ραδιοκύματα) σε σχέση με το «Γουέμπ». Το «Χέρσελ» διέθετε κάτοπτρο διαμέτρου 3,5 μέτρων.

Οι αστρονόμοι περιμένουν ότι το «Γουέμπ» θα επιτρέψει βαθύτερη κατανόηση του ορατού σύμπαντος, παρατηρώντας διαδικασίες μέσα σε νεφελώματα ως τώρα αόρατες, δίνοντας πληροφορίες για τη σύνθεση της ατμόσφαιρας εξωπλανητών, αποκαλύπτοντας επιπλέον στοιχεία για τον σχηματισμό πλανητικών συστημάτων, μελετώντας τα κβάζαρ (υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες) και εξετάζοντας τους γαλαξίες που βρίσκονται στις πιο μακρινές από τη Γη αποστάσεις, άρα βλέποντάς τους όπως ήταν βαθιά μέσα στον χρόνο.