El telescopio espacial James Webb (en inglés, James Webb Space Telescope (JWST)) es un observatorio espacial desarrollado a través de la colaboración de 14 países, construido y operado conjuntamente por la Agencia Espacial Europea, la Agencia Espacial Canadiense y la NASA para sustituir los telescopios Hubble y Spitzer. El telescopio Webb ofrece una resolución y sensibilidad sin precedentes, y permite una amplia gama de investigaciones en los campos de la astronomía y la cosmología. Uno de sus principales objetivos es observar algunos de los eventos y objetos más distantes del universo, como la formación de las primeras galaxias. Este tipo de objetivos están fuera del alcance de los instrumentos terrestres y espaciales actuales. Entre sus objetivos están incluidos estudiar la formación de estrellas y planetas y obtener imágenes directas de exoplanetas y novas.
Entre sus principales características técnicas hay que destacar el espejo primario del telescopio espacial Webb, compuesto por 18 segmentos hexagonales que, combinados, crean un espejo con un diámetro de 6,5 metros, un gran aumento con diferencia sobre el espejo utilizado por el Hubble, de 2,4 metros, el parasol y cuatro instrumentos científicos. El telescopio se sitúa en el espacio cerca del punto lagrangiano Tierra-Sol L2, está protegido por un gran parasol, hecho de cinco hojas de Kapton revestido de aluminio y silicio, que mantiene al espejo y sus cuatro instrumentos científicos principales a temperaturas cercanas al cero absoluto. A diferencia del Hubble, que observa en los espectros ultravioleta cercano, visible e infrarrojo cercano, el telescopio Webb observa en la luz visible de longitud de onda larga (naranja a rojo) a través del rango del infrarrojo medio (0,6 a 27 μm). Esto permite que el telescopio Webb realice una amplia gama de investigaciones a través de muchos subcampos de la astronomía, que observe y estudie las primeras estrellas, de la época de reionización, formación de las primeras galaxias, tome fotografías de nubes moleculares, grupos de formación estelar, objetos con alto desplazamiento hacia el rojo demasiado viejos y demasiado distantes para que pudieran ser observados por el Hubble y otros telescopios anteriores.
En desarrollo desde 1996, lo denominaron inicialmente como Next Generation Space Telescope o NGST, en 2002 fue denominado James E. Webb, en honor al funcionario del gobierno estadounidense que fue administrador de la NASA entre 1961 y 1968 y jugó un papel integral en el programa Apolo. El proyecto ha tenido numerosas demoras y gastos excesivos, siendo sometido a importante rediseño durante 2005. En 2011, parte del Congreso de los Estados Unidos optó por su cancelación, después de haber empleado en su desarrollo aproximadamente 3000 millones de dólares estando en producción o en fase de pruebas más del 75% de su hardware. En noviembre de 2011, el Congreso revocó los planes para cancelar el proyecto y en su lugar puso un tope de financiación adicional para completar el proyecto en 8000 millones de dólares. En diciembre de 2016, la NASA anunció que la construcción del telescopio Webb había finalizado y comenzaría su fase de pruebas. En marzo de 2018, la NASA retrasó el lanzamiento de JWST un año más porque el parasol del telescopio se rasgó durante un despliegue de práctica y los cables del parasol no se apretaron lo suficiente. Estaba previsto que el telescopio Webb fuese lanzado en mayo de 2020 desde la Guayana Francesa.
El 27 de junio de 2018, tras detectarse varios problemas, tanto técnicos como humanos, durante las pruebas, la NASA decide posponer el lanzamiento del telescopio al 30 de marzo de 2021, después de que la junta de revisión que evalúa el proyecto emitiera un informe contrario a las expectativas respecto al cronograma previsto por el contratista y el proceso de la misión en general incluyendo los errores.
El 10 de junio de 2020, Thomas Zurbuchen, administrador asociado de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA, anunció que el lanzamiento del telescopio James Webb se retrasaría, y no podría salir el 10 de marzo de 2021, como estaba estipulado. Este retraso fue inevitable debido a la Pandemia de COVID-19, la cual hizo que el trabajo en la nave se viera disminuido.
Tras superar la prueba final de vacío térmico, el telescopio Webb demostró que funcionaría en el espacio.
El telescopio James Webb fue lanzado con éxito, el 25 de diciembre de 2021, a bordo de un cohete Ariane 5, desde la base de la Guayana Francesa.
El programa del telescopio Webb se inició en 1996, denominado en principio Next Generation Space Telescope (NGST), basado en la planificación genérica del sucesor del Hubble al menos desde 1993. En el 2002, se le cambió el nombre por el de James E. Webb, en honor al funcionario del gobierno estadounidense que fue segundo administrador de la NASA entre 1961 y 1968, destacado por desempeñar un papel importante en el programa Apolo y por establecer la investigación científica como actividad central de la NASA. El telescopio Webb es un proyecto conjunto de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense, en el que colaboran aproximadamente 17 países más.
Las contribuciones de Europa se formalizaron en 2007 con un Memorando de Entendimiento ESA-NASA, que incluye el lanzador Ariane-5 ECA, el instrumento NIRSpec, el montaje del banco óptico MIRI, y soporte de personal para las operaciones.
El telescopio tiene una masa de aproximadamente la mitad del telescopio espacial Hubble, aunque su espejo primario (un reflector de berilio recubierto de oro de 6,5 metros de diámetro) tiene un área de recolección aproximadamente cinco veces mayor (25 m² vs. 4,5 m²). El telescopio Webb está orientado hacia la astronomía cercana al infrarrojo, pero también puede ver la luz visible naranja y roja, así como también la región del infrarrojo medio, dependiendo del instrumento. El diseño enfatiza el infrarrojo cercano al medio por tres motivos principales: los objetos con alto desplazamiento hacia el rojo tienen sus emisiones visibles desplazadas al infrarrojo, los objetos fríos como los discos de escombros y los planetas emiten más fuertemente en el infrarrojo, y esta banda es difícil de estudiar desde el suelo o por los telescopios espaciales actuales como el Hubble. Los telescopios terrestres tienen que observar atravesando la atmósfera, que es opaca en muchas bandas infrarrojas. Incluso donde la atmósfera es transparente, muchos de los compuestos químicos que son objetivo, como el agua, el dióxido de carbono y el metano, también existen en la atmósfera terrestre, lo que complica enormemente el análisis. Los telescopios espaciales actuales como el Hubble no pueden estudiar estas bandas ya que sus espejos no son lo suficientemente fríos (el espejo del Hubble se mantiene a unos 15 °C) y, por lo tanto, el telescopio irradia con fuerza en las bandas IR.
El telescopio Webb opera cerca del punto de Lagrange Tierra-Sol L2, aproximadamente a 1 500 000 km más allá de la órbita de la Tierra. A modo de comparación, el Hubble orbita a 550 km sobre la superficie de la Tierra, y la Luna está aproximadamente a 400 000 km de la Tierra. Esta distancia hace que la reparación o actualización posterior al lanzamiento del hardware del telescopio Webb sea prácticamente imposible. Los objetos cercanos a este punto pueden orbitar el Sol en sincronía con la Tierra, lo que permite que el telescopio permanezca a una distancia aproximadamente constante y tiene obligado utilizar una barrera solar para bloquear el calor y la luz del Sol y la Tierra. Esto mantiene la temperatura de la nave espacial por debajo de 50 K (–220 °C; –370 °F), necesaria para las observaciones de infrarrojos.
Para realizar observaciones en el espectro infrarrojo, el telescopio Webb debe mantenerse a una temperatura muy baja, aproximadamente por debajo de 50 K (–220 °C), de lo contrario, la radiación infrarroja del propio telescopio podría bloquear o sobrecargar sus instrumentos. Para evitarlo utiliza un gran parasol que bloquea la luz y el calor del Sol, la Tierra y la Luna, además, su posición cercana al punto de Lagrange Tierra-Sol L2 mantiene los tres cuerpos en el mismo lado de la nave espacial en todo momento. Su órbita halo alrededor del punto L2 evita la sombra de la Tierra y la Luna, manteniendo una posición constante y aceptable para la barrera solar y los paneles solares. El parasol está hecho de película de poliimida y tiene membranas recubiertas con aluminio en un lado y silicio en el otro.