James Webb (JWST, pour l'anglais , ou parfois TSJW selon son nom français..) est un télescope spatial servant d'observatoire et fonctionnant principalement dans l'infrarouge, développé par la NASA avec la participation de l'Agence spatiale européenne (ESA) et de l'Agence spatiale canadienne (ASC).
Plus grand et plus onéreux télescope spatial à son lancement, le JWST est conçu pour poursuivre les travaux du télescope spatial Hubble, en effectuant toutefois ses observations dans des longueurs d'onde plus longues. Son lancement a lieu le au centre spatial de Kourou en Guyane française et la première image de qualité scientifique produite par le télescope est publiée en .
Les observations du JWST sont centrées sur l'infrarouge proche et moyen, tout en incluant une partie du spectre située dans le domaine du visible (longueurs d'onde allant de ). Par sa résolution, sa surface collectrice et la bande spectrale couverte, il surpasse largement Hubble pour l'observation dans l'infrarouge mais, contrairement à celui-ci, il ne peut observer ni l'ultraviolet, ni l'intégralité de la lumière visible. Malgré la grande taille de son miroir primaire ( de diamètre contre pour Hubble), sa masse de est presque deux fois plus faible que celle de son prédécesseur. Son pouvoir de résolution atteint et il peut collecter une image neuf fois plus rapidement que Hubble. Le JWST emporte quatre instruments : la caméra NIRCam fonctionnant dans le proche infrarouge, le spectro-imageur MIRI dans le moyen infrarouge, le spectrographe NIRSpec dans le proche infrarouge et le spectro-imageur NIRISS, également dans le proche infrarouge.
Les résolutions angulaire et spectrale de ses instruments, ses capacités inédites dans le moyen infrarouge et en spectroscopie (modes multi-objets et champ intégral) sont utilisées pour approfondir nos connaissances dans les principaux domaines de l'astronomie : période de réionisation et formation des premières étoiles et des galaxies après le , formation et évolution des cortèges planétaires et composition de l'atmosphère des exoplanètes. Les données recueillies contribuent à expliquer la genèse et le rôle des trous noirs supermassifs au sein des galaxies, à préciser le processus de formation des planètes, à déterminer la proportion de planètes pouvant héberger la vie et à apporter des informations sur l'énergie noire.
Les travaux sur le JWST commencent en 1989, mais le projet connaît de nombreuses évolutions et vicissitudes dues aux défis technologiques qu'il soulève (miroir primaire pliable, bouclier thermique déployable) et aux dépassements budgétaires. Le projet frôle l'annulation en 2011. Pour la seule NASA, son coût de fabrication, qui a été estimé à trois milliards de dollars américains à l'issue de la phase de conception générale en 2005, atteint finalement environ dix milliards de dollars. La date de lancement, fixée initialement à 2013, est repoussée régulièrement jusqu'à fin 2021. En 2002, le projet prend le nom du second administrateur de la NASA, James E. Webb, qui a largement contribué au succès du programme Apollo. Le télescope est lancé par une fusée le , depuis la base de Kourou en Guyane française, et placé, après un transit d'un mois, en orbite autour du du système Soleil-Terre, situé à de kilomètres de la Terre, du côté opposé au Soleil. À la suite d'une phase de mise en service de six mois, comprenant le déploiement particulièrement délicat de son bouclier thermique et de ses miroirs, commence la mission scientifique d'une durée de cinq ans, qui doit permettre de remplir les objectifs assignés au télescope. Le temps d'observation est réparti, par une commission scientifique, entre les équipes ayant contribué au projet et les chercheurs du monde entier, par le biais d'une évaluation annuelle de l'apport de leurs propositions. Le JWST emporte des réserves d'ergols (nécessaires pour maintenir sa position au point de Lagrange) qui doivent lui permettre de rester en fonctionnement pendant au moins vingt ans.
Un peu plus de deux ans après son entrée en service, le télescope spatial a déjà largement dépassé les attentes de ses concepteurs. De nouveaux records de distance ont été établis pour l'observation d'étoiles individuelles, de galaxies et de lentilles gravitationnelles. Le JWST a surtout apporté des éclairages nouveaux sur d'importantes questions scientifiques, comme la formation des trous noirs supermassifs, l'origine des sursauts gamma longs ou la structure des systèmes planétaires. Les données recueillies par le télescope spatial ont également confirmé qu'il existe des divergences sur la valeur de la constante de Hubble.
Contexte vignette|redresse=2| : le rayonnement infrarouge (IR) est en grande partie intercepté par l'atmosphère, essentiellement par un phénomène d'absorption.
Le rayonnement émis par les astres (planètes, étoiles, galaxies, astéroïdes...) dans l'infrarouge est une source d'information importante pour comprendre les processus à l’œuvre dans l'espace. Mais les molécules de l'atmosphère terrestre bloquent en grande partie ce type de rayonnement (), en empêchant toute observation approfondie à partir du sol terrestre. Aussi l'astronomie infrarouge connaît-elle un essor important à compter des années 1980, grâce au développement des télescopes spatiaux, qui permettent de s'affranchir de l'obstacle constitué par l'atmosphère. L’astronomie dans l'infrarouge devient la source de nombreuses découvertes, notamment sur la formation des étoiles et des planètes, sur les galaxies primordiales et les objets froids situés dans les galaxies.. L'agence spatiale américaine, la NASA, joue un rôle majeur dans le développement des télescopes spatiaux infrarouge, grâce à ses énormes moyens financiersSi on les compare à ceux des autres agences spatiales., et sa maîtrise des technologies nécessaires, en partie issues de travaux militaires sur les détecteurs. Elle développe ainsi le télescope infrarouge IRAS, instrument pionnier qui transmet ses premières images en 1983. Au début de la décennie 1990, lorsque la communauté des astronomes est consultée par l'agence spatiale sur les caractéristiques du successeur du télescope HubbleCelui-ci recueille des images principalement dans le domaine visible et l'ultraviolet., fer de lance de l'astronomie à la NASA, son choix se porte sur un télescope optimisé pour l'observation dans l'infrarouge. C'est en effet dans ce domaine spectral qu'on escompte trouver des réponses à de nombreuses questions soulevées par les dernières avancées dans les domaines de l'astronomie et de la cosmologie.
Historique du projet : des premières esquisses aux spécifications détaillées (1989-2009)
+Principaux jalons du projet1989 Premières études1995 Esquisse du JWST avec diamètre miroir de huit mètres2000 Première définition des besoins2001 Diamètre miroir ramené à six mètres2002 Sélection des constructeurs2004 Début fabricationmiroirs et instruments2004 Spécifications détaillées2005 Sélection du lanceur 2008 Projet JWST approuvé2010 Architecture validée2011 Fabrication miroirs achevée2017 Assemblage et tests2021 Lancement de la mission Les premières études relatives au télescope spatial James Webb sont initiées par la NASA en 1989, avant même le lancement du télescope spatial (1990) dont il doit être le successeur. Il faut encore (1989-2009) pour que l'architecture technique et les objectifs scientifiques soient fixés et que l'agence spatiale américaine décide de développer ce projet aux caractéristiques et au coût hors normes.
Premières esquisses (1989-1994) vignette|Vue d'artiste du projet de télescope spatial NGST (), première mouture du JWST.
En 1989, Ricardo Giacconi, directeur du , le centre chargé des opérations du télescope spatial , initie une réflexion sur le télescope qui devra en prendre la relève vers 2005À l'époque, c'était la date envisagée de fin de vie de Hubble, placé en orbite en 1990.. Le rapport issu des travaux, organisés avec le soutien de la NASA, propose que l'agence spatiale mette à l'étude un télescope de huit mètres de diamètre, observant dans le proche infrarouge grâce à un système de refroidissement passif. Les problèmes rencontrés par Hubble, peu après son lancement (1990), la diminution du budget de la NASA et le changement dans la présidence des États-Unis mettent provisoirement fin à l'étude du nouveau télescope. Les études de celui-ci sont relancées en 1993. À la demande de la NASA, l'Association des universités pour la recherche en astronomie (AURA) crée le comité pour définir les caractéristiques du successeur de Hubble qui doit entrer en service au cours des premières décennies du siècle suivant. Le comité propose, en 1995, de prolonger la durée de vie de de cinq ans (jusqu'à 2010) et esquisse les caractéristiques de son successeur : celui-ci doit comporter un miroir de quatre mètres de diamètre. Les objectifs scientifiques du futur télescope sont l'étude du processus de formation des galaxies, des étoiles, des planètes et de la vie, avec un accent mis sur les débuts de l'Univers. Le télescope baptisé Hi-Z doit circuler sur une orbite héliocentrique de . La NASA charge un de ses établissements, le centre de vol spatial Goddard (traditionnellement responsable des missions astronomiques à la NASA), de mener une étude de faisabilité...
Étude de faisabilité et définition fine des besoins (phase A : 1995-2001) vignette|Maquette au 1/6 de la partie optique réalisée pour valider l'architecture du futur télescope. vignette|L'équipe projet du centre de vol spatial Goddard devant une maquette à l' en 2005.