Kỹ thuật điên rồ bên trong Kính thiên văn James Webb Thiên Hà TV

là kính thiên văn tối tân, mạnh, phức tạp nhất và tốn kém nhất mà con người từng chấy tạo. James Webb đã mang đến những khám phá quan trọng, phá vỡ sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ. Ngày hôm nay, Thiên Hà TV mời các bạn hãy cùng đi khám phá những sự thật đáng kinh ngạc về chiếc kính viễn vọng không gian James Webb làm thay đổi cách con người khám phá không gian. Chi phí phát triển hơn 10 tỷ USD, nhưng James Webb chỉ được trang bị ổ cứng SSD củ kỷ. Không chỉ có dung lượng nhỏ, mà ổ SSD của nó còn chậm hơn hầu hết các ổ SSD mà chúng ta đang dùng hàng ngày. James Webb đã cho thấy sức mạnh của mình khi mang đến cho nhân loại những bức ảnh đầy cảm xúc về vũ trụ rộng lớn bên ngoài trái đất. Nhưng cũng giống như chiếc máy ảnh hay máy tính thông thường, kính viễn vọng này cũng cần một ổ cứng để lưu trữ những bức ảnh tuyệt vời trước khi gửi chúng về trái đất. Vậy kính viễn vọng này lưu trữ như thế nào? Theo tài liệu đăng tải trên trang IEE Spectrum, ổ cứng SSD trong kính viễn vọng nổi tiếng này chỉ có dung lượng 68GB vừa đủ để chứa các hình ảnh James Webb chụp được trong một ngày. Nó dường như quá bé so với dung lượng các ổ cứng phổ thông hiện nay. Giống như mọi thiết bị vũ trụ khác, khi ra ngoài không gian cách xa trái đất hàng triệu km, James Webb sẽ bị bắn phá dữ dội bởi các loại tiê bức xạ và hoạt động trong môi trường lạnh đến âm 50 độ C. Vì vậy, SSD cũng giống như các linh kiện điện tử khác sẽ phải trải qua quá trình dai cường chống tiê bức xạ vũ trụ và sống sót được trong điều kiện khắc nghiệt ngoài không gian sâu. Cho dù không có tốc độ nhanh như các SSD phổ thông, nó vẫn đủ cho việc ghi dữ liệu trong suốt 120 phút từ các camera có tổng độ phân giải ít nhất là 54 Mb xao của James Webb. Cùng lúc đó, chiếc kính viễn vọng này cũng có thể truyền dữ liệu về trái đất với tốc độ 28 Mb 1 giây tới mạng lưới Deep Space Network qua băng tầng K-band 25,9 GHz. Mặc dù James Webb có khả năng thu thập khoảng 57 GB dữ liệu mỗi ngày, lớn hơn nhiều so với 1-2 GB dữ liệu của kính viễn vọng Hubble, nhưng nó có thể gửi toàn bộ số dữ liệu này về trái đất trong khoảng 4,5 giờ. James Webb liên lạc về trái đất trong 2 khung giờ mỗi ngày, mỗi lần kéo dài khoảng 4 tiếng và truyền được khoảng 28,6 GB dữ liệu khoa học. Nói cách khác, ổ cứng SSD dùm lượng 68 GB này đủ để James Webb thu thập dữ liệu và gửi về trái đất trong vòng một ngày, do vậy dữ liệu không cần phải lưu trữ lại trên kính viễn vọng ngoài không gian. Ngoài ra, khoảng 3% dùm lượng ổ SSD này được sử dụng cho việc lưu trữ các dữ liệu kỹ thuật và hoạt động. Mặc dù vậy, theo ước tính của NASA, ổ SSD 68 GB này sẽ chỉ có vòng đời trong 10 năm trước khi bị chai và ăn mòn da bức xạ. Giới hạn này có thể làm thời gian James Webb hoạt động ngắn hơn so với Hubble khi kính viễn vọng nổi tiếng này vẫn vận hành bình thường trong hơn 30 năm. Vẫn chưa rõ lý do tại sao NASA lại chọn ổ cứng SSD có dùng lượng thấp như vậy. Nhưng giống như mọi dự án vũ trụ khác, James Webb được thiết kế từ cách đây khá lâu. Nó được lên ý tưởng từ năm 1996, thiết kế lần đầu tiên vào năm 1999, trước khi thiết kế lại vào năm 2005. Nghĩa là từ thời điểm các bước tiến về thiết bị công nghệ vẫn còn đang ở điểm đầu. Hơn nữa, các thiết bị này còn phải trải qua thời gian dài để cường hóa và thực hiện các thử nghiệm khắc khe. Do vậy, nó sẽ không dễ dàng thay đổi theo các bước tiến như đối với người dùng phổ thông. Bao nhiêu vàng được mạ trên gương của James Webb? Kính viễn vọng James Webb là thiết bị lớn nhất và mạnh nhất từng được phóng vào không gian. Một trong những thành phần nổi bật nhất của chiếc kính 10 tỷ USD này là tấm gương chính khổng lồ được phủ một lớp vàng lấp lánh. Tấm gương này là một cấu trúc lõm rộng 6,5 mét, tạo thành từ 18 mảnh gương lụt giác nhỏ hơn, làm từ berylli. Một kim loại tương đối hiếm, nhẹ hơn một phần ba so với nhôm, nhưng có độ cứng riêng gấp 6 lần thép. Nó có khả năng duy trì hình dạng ổn định, ngay cả ở nhiệt độ cực thấp, để giúp gương trên kính viễn vọng phản xạ được nhiều ánh sáng nhất. Người ta thường phủ lên nó một số kim loại, tùy thuộc vào loại ánh sáng mà kính viễn vọng đang nhìn, mà các nhà khoa học sẽ lựa chọn loại kim loại phù hợp. Và vàng đã được lựa chọn để mạ cho James Webb. Nguyên nhân đầu tiên là do kính viễn vọng quan sát ti hồng ngoại, loại ánh sáng phát ra từ vũ trụ sâu. Theo xếp hạng về khả năng phản xạ ánh sáng hồng ngoại, vàng đứng đầu với 99%, bạc ở vị trí thứ hai với 95%, và thứ ba là nhôm với 5%. Vàng là một trong những kim loại kém hoạt tính nhất. Điều này có nghĩa là nó rất bền, rất khó bị oxy hóa và phân hủy trong không gian. Bạc và nhôm, bên cạnh việc phản xạ ti hồng ngoại kém hơn, cũng dễ bị xỉn màu và không bền như vàng. Vì vậy, các nhà khoa học đã chọn một lớp phủ vàng lên gương để phát huy tối đa tính chất phản chiếu của kim loại. Quá trình phủ này được gọi là lắng động hơi chân không, có nghĩa là những mảnh gương được đặt bên trong một buồn chân không, một lượng nhỏ vàng sẽ được đưa vào cho bay hơi để lắng động lại trên mặt gương. Những khu vực không cần phủ, như mặt sau của gương được che đi, để chỉ có bề mặt nhãn bóng được phủ vàng. Quá trình này tiếp tục cho đến khi vàng đạt độ dài mong muốn vào khoảng 100 nm. Chỉ cần dùng 48 gram vàng, tương đương gần 13 chỉ vàng, là đã có thể trải khắp 18 chiếc gương nhỏ hình lục giác của James Webb. Gương của James Webb là gương kính thiên văn, lớn, nhẹ nhất mọi thời đại. Mỗi phần trong số 18 mảnh gương chính khi được sản xuất lần đầu tiên sẽ có hình dạng, một đĩa cong và khối lượng 250 kg. Tuy nhiên, vào thời điểm chúng hoàn thành, khối lượng đó đã giảm đi 92%, chỉ còn 21 kg. Sau khi các mảnh được lắp kép với nhau hoàn thiện, gương chính sẽ có khối lượng là 705 kg, nhẹ hơn gương chính của hốt bồ với khối lượng là 828 kg. Để làm được điều này, đầu tiên các gương được cắt thành hình lục giác của chúng. Chúng giảm khối lượng một chút, sau đó các mảnh được gia công, gọt đi những phần thừa thải ở đằng sau. Những gì còn lại sẽ được kiểm tra, để đảm bảo những điều kiện sau. Giữ nguyên hình dạng chính xác của nó, ngay cả dưới áp lực, khi phóng vào vũ trụ, không bị vỡ dưới rung động và va chạm. Nhạy cảm với những thay đổi cần thiết về hình dạng sẽ được điều chỉnh bởi các bộ truyền động gắn phía sau. 18 mảnh này sẽ tạo thành một gương chính duy nhất với độ chính xác từ 18 đến 20 nm. Nó là chiếc gương tốt nhất mọi thời đại và là chiếc gương nhẹ nhất từng được sản xuất. James Webb to hơn nhưng nhẹ hơn so với người tiền nhiệm hốt bồ. Đây là một bất ngờ thực sự đối với tất cả mọi người, vì trong hầu hết các trường hợp, nếu bạn muốn xây dựng một phiên bản lớn hơn của thứ gì đó, nó sẽ phải nặng hơn. Hốt bồ dài 13,2m và đường kính 4,2m. Trong khi đó, James Webb có diệu dài 20,1m và cao 14,1m. Nhưng khi đặt cả hai lên một cái cân ở trên trái đất, chúng ta sẽ thấy rằng James Webb có khối lượng khoảng 6,1 tấn so với khoảng 10,8 tấn của Hốt bồ. Đây thực sự là một kỳ công kỹ thuật to lớn, vì thực tế mọi thành phần trên James Webb nên có thể điều nhẹ hơn thiết bị tương tự trên hốt bồ. Công nghệ góp gọn lấy cảm hứng từ nghệ thuật origami Trên thực tế, chiếc gính này to hơn bất cứ tàu không gian nào, còn người tượng phóng tạo đến mức không thể nào đặt vừa vặn vào phần chuyên chở của tên lửa phóng Ariane 5. Thiết kế góp gọn rồi mở ra, triển khai tự động là một đột phá chưa từng có trong công nghệ giúp giải quyết được nhiều vấn đề tồn động trong quá khứ, như khả năng tự cân chỉnh chính nó. Nhưng cũng đặt ra thách thức về tính chính xác không tượng của các thiết bị này. NASA nhấn mạnh rằng đây là lần triển khai phức tạp và khó khăn nhất mà họ từng thực hiện. Khoảng 30 phút sau khi cắt cánh, antenna liên lạc và các tấm tin mặt trời sẽ mở ra đầu tiên, sau đó đến tấm trắng nắng. Vào ngày thứ sáu, sau khi James Webb đi qua mặt trăng, các mặt mọng của nó sẽ được dẫn hướng bằng một cơ chế phức tạp bao gồm 400 rạm rọc và 400 mét dây cáp. Gương chính của cánh viễn vọng sẽ được triển khai cuối cùng vào tuần thứ hai. Ở cấu hình cuối cùng, các thiết bị cần thêm thời gian để làm mát và hiệu chỉnh. Và sau 6 tháng, James Webb đã sẵn sàng hoạt động. Nơi an nghỉ cuối cùng của James Webb Khi hết nhiên liệu, số phận của nó sẽ vĩnh viễn nằm trong một quỷ đạo, nghĩa địa, xung quanh mặt trời. Kính Hubble, với sự hỗ trợ từ 4 nhiệm vụ bảo dưỡng, vẫn hoạt động tốt trong hơn 3 thập kỷ sau khi ra mắt. Tuy nhiên, James Webb quá xa để làm điều đó. Nó cần sử dụng nhiên liệu mang theo để làm bất cứ điều gì liên quan đến chuyển động. Nhiên liệu được cung cấp hữu hạn và chúng ta còn lại bao nhiêu cho các hoạt động khoa học phụ thuộc hoàn toàn vào mức độ thành công mà vụ phóng đưa James Webb lên quỷ đạo lý tưởng để hướng tới đích cuối cùng. Khi hết nhiên liệu, các hoạt động khoa học sẽ kết thúc. Tuy nhiên, chúng ta không thể để nó ở ngoài đó trôi dạt bất cứ nơi nào nó có thể đi, vì nó có thể gây nguy hiểm cho các nhiệm vụ tương lai trên quỷ đạo LARENCHE 2. Thay vào đó, giống như việc đã làm đối với các tàu vũ trụ trước đây được gửi đến LARENCHE 2 như vệ tinh WMAP của NASA, James Webb sẽ được gửi đến một quỷ đạo nghĩa địa, nơi nó sẽ quay quanh mặt trời. Kính viễn vọng không gian James Webb là sản phẩm ấn tượng của sự hợp tác quốc tế giữa NASA và Cơ quan Vũ trụ châu Âu và Cơ quan Vũ trụ Canada, cùng với sự tham gia của hơn 300 trường đại học, tổ chức và các công ty trên 29 tiểu bang Hoa Kỳ cùng 14 quốc gia khác. Kính viễn vọng này tập trung vào bốn mục tiêu chính, thu thập những tiền sáng đầu tiên hình thành những tiên hà trong vũ trụ sơ khai, sự ra đời của các ngôi sao và hệ tiền hành tinh. Các hành tinh bao gồm cả nguồn gốc của sự sống. Ý tưởng về một chiếc kính viễn vọng không gian không phải là mới từ thế kỷ 19. Các nhà khoa học đã mơ ước có một đài quan sát thiên vang nằm trên mặt trăng. Khác với trên mặt đất, khoảng không gian bất tận bên ngoài địa cầu hoàn toàn không bị cản trở bởi thời tiết hay ô nhiễm không khí. Những ngôi sao lấp lánh trên bầu trời đêm kia luôn là chủ đề bất tận cho trí tưởng tượng bay bổng của con người. Nhưng đối với những chiếc kính thiên vang thông thường, đó lại là cơn ác mộng. Sự lấp lánh của ngôi sao khi nhìn từ mặt đất thực chất do sự nhiễu loạn khí quyển trên cao và nó khiến cho hình ảnh thu được, ở cảm biến ảnh kém đi sự chính xác. Nhà vật lý, lý thuyết Lehman Spitzer người Mỹ từng đề xuất về ý tưởng một chiếc kính thiên vang có thể bay quanh quỷ đạo trái đất mà không bị cản trở bởi khí quyển vào năm 1946. Nhưng mãi đến cuối thập niên 60, chúng ta mới có những chiếc kính đầu tiên được đưa vào không gian. Bắt đầu từ năm 1970, kính viễn vọng không gian Hubble, dự án kính thiên vang không gian đồ rội nhất của thế kỷ 20, lần đầu được cấp kinh phí và trực tiếp thực hiện với NASA cùng Cơ quan Vũ trụ châu Âu với mục tiêu phóng vào năm 1983. Tuy nhiên, dự án liên tục bị trì hoãn do các vấn đề về kỹ thuật cũng như kinh phí bị đổi lên nhiều lần, đặc biệt sau thảm họ Challenger. Sau nhiều lần trì hoãn, Hubble được phóng vào năm 1990. Tuy nhiên, gương chính không được lắp đặt chính xác, gây hiện tượng quan sai, khiến cho ảnh thu được bị mờ nhòe. Ba năm sau, NASA mới có thể khắc phục được điều này, gỡ gạt lại danh tiếng qua những bức ảnh sâu trong vũ trụ của Hubble đáng kinh ngạc như ngày nay. Những kết quả y trề của Hubble trong năm đầu mới phóng, thổi thúc NASA sửa sai bằng một thiết bị mới hơn, hiệu quả hơn, góp phần lớn vào sự ra đời của James Webb. Những bức ảnh đầu tiên của Hubble cho ra mờ đục do hệ quả của việc lắp sai kính, nhưng bản thân thiết bị lại không thể tự hiệu chỉnh, dẫn đến việc NASA phải cắt cử phi hành gia trong một sứ mệnh riêng việc vào năm 1993 để bay lên sửa chữa và thay thế gương. Thậm chí, nó từng là một chủ đề bị chế dịu trong suốt hàng năm liền. Với James Webb, trị giá lên tới 10 tỷ USD và phóng đến vị trí cách trái đất 1,5 triệu km, ngấp hàng nghìn lần so với Hubble, chỉ quay quanh quỹ đạo tầm thấp của trái đất khoảng 500 km. Việc thay thế và sửa chữa thủ công như trước kia là điều không thể. Đây có thể coi là chuyến tàu một chiều, và sự chuẩn bị phải thật sự hoàn hảo đến mức chỉ cần sai sót nhỏ nhất, ví dụ như bề mặt cong của gương chính, chỉ cần sai sót khoảng 1 micromet có thể dẫn đến hội tụ sai và nhòe ảnh, khiến cho sứ mệnh tiêu tụng vào không gian mãi mãi. James Webb gồm có hai phần chính, phần gương mạ vàng khổng lồ cùng với cánh tay, chứa cảm biến hội tụ và phần khiên che trắng nhiệt nhiều lớp cùng với các thiết bị nằm bên dưới. Mang theo những thiết bị mạnh mẽ bật nhất, James Webb được kỳ vọng sẽ cho ra những bức ảnh tuyệt đẹp về các đối tượng thiên văn sâu trong vũ trụ, giống như người tiện nhiệm Hubble. Với gương chính mạnh mẽ gấp 100 lần Hubble, James Webb có khả năng nhìn xa hơn bất kỳ thiết bị nào đã từng được chấy tạo, tiềm cận đến cuộc mốc khởi sinh của vũ trụ sơ khai cách đây 13,8 tỷ năm. Ngay sau vụ nổ lớn, vật chất trong vũ trụ ở một trạng thái vô cùng đặc và nóng, đến mức các hạt hạng nguyên tử mất hàng trăm triệu năm mà có thể liên kết lại, và rồi hình thành lên các thiên thể. James Webb chính là của mấy thời gian đưa con người đến giai đoạn những ngôi sao và thiên hạ đầu tiên được khai sinh. Để có thể nhìn về mốc thời gian đó, James Webb cần có khả năng thu nhận tín hiệu đến từ những vật thể xa xôi đã vượt qua những đám mây khí bụi và bị dịch chuyển về phía bước sóng đỏ do sự giảng nợ của vũ trụ. Khi đến được trái đất, ánh sáng thở sơ khai sẽ ở bước sóng hồng ngoại, và chỉ có sóng hồng ngoại thì mới có thể đi xuyên qua các đám mây bụi khí. Đội nhạy cảm của biến áp lắp trên James Webb tỷ lệ thuận với lượng ánh sáng mà nó thu được. Với 18 mảnh kính lục giác, mỗi mảnh có đường kính 1m32, thiết kế tổ ong giúp James Webb không chỉ có thể gấp lại trong quá trình di chuyển lên quỹ đạo, mà thông qua các mô đun cơ học tinh vi ngay trên từng miếng kính 6 cạnh. Chúng sẽ được hiệu chuẩn, tiêu cự, độ hội tụ với độ chính xác 1 phần 10.000 độ dài xoài tóc người. Quá trình hoàn toàn tự động bằng máy tính, tập trung ánh sáng vào gương phụ, ánh sáng tiếp tục bị phản xạ vào thiết bị lọc, rồi đến các cảm biến có độ nhạy cao, nơi phô tông được chuyển hóa thành dòng điện. Máy ảnh gần hồn ngoại NIRCam là bộ tàu ảnh chính của James Webb với tổng cộng 10 cảm biến ở 2 mô đun, hoạt động ở bước sóng 0.6-5.0 micromet. Ngoài ra, NIRCam còn được trang bị coronagraph, dụng cụ che phần trong mặt trời để quan sát và nhật hoa. Khi được áp dụng, dụng cụ này cho phép quan sát các ngôi sao và thiên hạ sáng mờ, thậm chí cả các ngoại hành tinh nếu góc tạo mặt phẳng quỷ đạo của chúng và hướng quan sát của kính đủ lớn. Hoạt động ở cùng ban tầng với máy ảnh chính là NIRSPEC, quan phổ kế vùng hồng ngoại gần. Việc phân tích phổ của các thiên thỷ sẽ cung cấp thông tin quý báu về khối lượng, nhiệt độ và thành phần của các nguyên tố hóa học cấu thành của chúng. NIRSPEC giúp rút gọn tổng thời giờ quan sát của vệ tinh bằng hệ thống Microsuiter Array. Với 250.000 màng trập siêu nhỏ, NIRSPEC sẽ quan sát cùng lúc quan phổ của 100 vật thể khác nhau. Mỗi vật có thể cần đến hàng trăm giờ đồng hồ phơi sáng. Nhờ khả năng thay đổi trạng thái đóng mở vô cùng chính xác bằng từ trường, hệ thống Microsuiter Array còn cho phép quan phổ kế chỉ nhận ánh sáng từ chính xác 100 vật thể trong tầm ngắm bằng cách đóng màng trập lại những vị trí còn lại, giảm thông lượng ánh sáng không cần thiết lọt vào cảm biến. Để có thể phát hiện ra ánh sáng sơ khai của vũ trụ, phát hiện và định tính các ngoại hành tinh, các cảm biến chỉ dẫn tinh vi FGS được tích hợp cùng với bộ tạo hồng ngoại gần và máy quan phổ không có khe NIRSPEC, tạo thành cấu trúc FGS NIRSPEC hoạt động ở băng tầng như NIRCAM và NIRSPEC. Các cảm biến chỉ dẫn có thể định hướng chính xác cho các gương cụ kính nhằm tăng độ sắt nét của ảnh. Các đám bụi dày có thể hấp thụ bước sóng hồng ngoại gần, nguồn thông tin về các thiên hà xa xôi, các ngôi sao mới hình thành, sao chổi và tiểu hành tinh ở vành đai Cooper. Để thu nhận loại tín hiệu này, tiết bị hồng ngoại tầm trung MIRI đã được lắp đặt với máy ảnh và quan phổ kế có độ phân giải trung bình, hoạt động bước sóng 5-28 micromet. MIRI sử dụng các mảng silicon pha tạp chất ASEN để thực hiện các quan sát ở các bước sóng này. Bởi vì MIRI quan sát các bước sóng dài hơn, nó phải mát hơn các tiết bị khác để không tự thu thập tín hiệu của chính mình và cần có hệ thống làm mát bổ sung. James Webb được thiết kế để quan sát những đối tượng thiên văn mờ và cực kỳ sâu trong vũ trụ, ở trong bước sóng hồng ngoại. Để làm được điều này, các tiết bị cần phải được giữ trong một môi trường cực kỳ lạnh. Tấm khiên của James Webb có kích thước bằng một sân quần vật 220 mét vuông, đóng vai trò như một chiếc ô khổng lộ, che chắn khỏi nhiệt lượng từ mặt trời, trái đất và cả mặt trăng, thậm chí che khỏi nguồn nhiệt do chính James Webb phát ra. Bởi vì bất cứ vật thể nào nóng đều phát ra hồng ngoại, đó là lý do hầu hết hệ thống máy móc của James Webb đều nằm bên dưới chiếc khiên, chỉ duy nhất có phần gương mạ vàng là ở trên. Chiếc khiên gồm 5 lớp, khiến nó dễ dàng hấp thu mà không biến dạng trước sức nóng của mặt trời. Lợi dụng tính chất truyền nhiệt chỉ qua bước xạ của không gian, các lớp khiên Kapton sưu mỏng được đặt cách nhau và chúng được tráng một lớp nhôm để phản chiếu bước xạ lại môi trường xung quanh cũng như khả năng chống đỡ trước các tiểu thiên thạch. Khiên chắn sẽ hướng về phía ba vật thể tỏa nhiệt nhiều nhất là trái đất, mặt trời và mặt trăng. Để đạt được khả năng che chắn cùng lúc, chiếc khiên vừa phải bay qua điểm LaRange 2, vừa phải điều chỉnh tư thế để quay khiên chắn về hướng trái đất và mặt trời. Chiếc khiên 5 lớp khổng lồ giúp cho nó hại nhiệt của phần mặt gương xuống còn thấp hơn âm 223 độ C. Các thiết bị thu nhận hồng ngoại NIR-COM, NIR-SPEC, FGS, NIRIS sử dụng cảm biến thủy ngân cadium telluri hoạt động chỉ ở khoảng âm 234 độ C, cũng chỉ cần được che chắn bởi chiếc khiên là đủ. Tuy nhiên, cảm biến của NIR-I làm từ axen pha với silicon thì hoạt động ở âm 266 độ C, chỉ cao hơn so với nhiệt độ lạnh trung bình toàn vũ trụ 50 độ, nên cần có một hệ thống làm lạnh chủ động riêng. Bên dưới lá trắng còn là nơi chứa tấm pin mặt trời, thu năng lượng liên tục và cung cấp công suất lên đến 2.000W, nhằm đảm bảo cho các thiết bị của kính hoạt động liên tục 24 trên 7. Kính viễn vọng không gian James Webb di chuyển quảng đường 1,5 triệu km đến ngôi nhà vĩnh viện của nó, điểm Larenheight, một vị trí ổn định lực hấp dẫn trong không gian, tạo thành một hành tinh giả. Chiếc kính sẽ quay quanh mặt trời, đồng thời quay quanh một điểm di chuyển nằm giữa khoảng 0 và Larenheight. Đây là một điểm trong không gian gần trái đất, nằm phía ngoài trên đường thẳng nối trái đất và mặt trời. Quỹ đạo này sẽ cho phép kính viễn vọng ở thẳng hàng với trái đất khi nó quay quanh mặt trời. Đây cũng là một địa điểm nổi tiếng của một số kính thiên vang không gian khác, bao gồm cả kính viễn vọng không gian Herschel và đài quan sát không gian Planck. Thời hạn trên giấy tờ cho kính viễn vọng không gian James Webb hoạt động là 5 năm, nhưng mục tiêu lớn hơn là 10 năm và hơn nữa. Giới hạn của kính James Webb không nằm ở thiết vị, thậm chí các nhà khoa học ước tính nó có thể mở rộng thời gian phục vụ quan sát lên đến hơn một thập kỷ. Tuy nhiên, vấn đề nằm ở chất đốt cạn kiệt sau một thời gian dài. Dùng cho động đẩy nhỏ để giữ cho kính ổn định trên quỷ đạo quanh L2. Tuy NASA và những đối tác chưa từng xác nhận bằng cách nào để có cách thể kéo dài thời gian của sứ mệnh, nhưng từ sớm đã có những tin đồn cho biết các nhà khoa học đang bí mật nghiên cứu một hệ thống và sứ mệnh tàu tự hành riêng việc để bài đến tiết nhiên liệu cho James Webb trong thời gian tới.