Das spannende Auspacken des James Webb Space Telescope

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Als sich das letzte Sonnensegel des Webb-Teleskops – aus einem dünnen Polyamid namens Kapton – planmäßig spannte und die fünfschichtige Diamantformation vollendete, war die große Erleichterung aller Techniker auf der Erde bekannt.

Das Manöver wurde unzählige Male vorprogrammiert, einstudiert und getestet. Aber es war trotzdem ein nervenaufreibendes Spektakel. Das Spannen der Segel war der komplizierteste Teil des gesamten Auspackprozesses.

„Webbs Sonnenschutz-Kit umfasst 140 Auslösemechanismen, ungefähr 70 Scharniere, acht Verteilermotoren, Lager, Federn, Zahnräder, ungefähr 400 Riemenscheiben und 90 Kabel mit einer Gesamtlänge von 400 Metern.“ beschreibend Systemspezialist Krystal Puga, der für Northrop Grumman arbeitet, einen der Hauptlieferanten der NASA.

Spannende Spannung

Das Auspacken der Schilde begann am 28. Dezember, und nicht alles lief nach Plan. Jeder Teil des Prozesses hat einen genau definierten Temperaturbereich, in dem er durchgeführt werden kann. Und die Betreiber mussten den Zeitplan anpassen, um Schlüsselkomponenten zu kühlen oder zu heizen.

Alle Schritte zum Auspacken seht ihr in unserem Video oben im Artikel.

Wenn der Schildankersensor keinen erfolgreichen Klick anzeigt, Es sah aus wie das ist ein anderes problem. „Sekundär- und tertiäre Quellen haben jedoch darauf hingewiesen, dass eine Entwicklung stattgefunden hat“, sagte Spezialist Patrick Lynch im NASA-Blog. „Und die Temperaturdaten bestätigten auch, dass der Schild ausgefahren war.“

Der Schild hat die Form eines Drachen und ist 21 Meter lang und 14 Meter breit, so dass er ungefähr auf einen Tennisplatz passen würde.

Die äußere Schicht des Schildes, die als einzige der direkten Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist, ist 0,05 Millimeter dick, die anderen vier sind noch dünner, etwa so dick wie ein menschliches Haar. Gemeinsam werden sie wissenschaftliche Instrumente vor der Sonnenhitze schützen. Das Teleskop wird der Sonne zugewandt. Auf der „heißen“ Seite des Gerätes kann die Temperatur bis auf 110 Grad Celsius steigen, auf der anderen Seite, wo alle Messgeräte sind, muss die Temperatur für einen erfolgreichen Betrieb unter -223 Grad Celsius gehalten werden.

Die bisher neueste Weiterentwicklung beim Auspacken des Teleskops ist das vorsichtige Öffnen der Isolierung der Instrumente im Oberbau des Teleskops, damit diese abkühlen können.

Der Ausbau wird in den kommenden Tagen fortgesetzt. Was bleibt, ist „nur“ das Layout der Flügel des Hauptspiegels und die anschließende Kalibrierung aller Spiegel und Instrumente. Sie können den aktuellen Status überprüfen auf der NASA-Website.

Keine Reparateure, keine Fehler

„Diese Weltraummission ist auf dem Niveau der Apollo-Mission oder des Space-Shuttle-Starts“, betont Greg Robinson, Leiter des Webb-Teleskopprogramms. „Seit zwei Jahrzehnten haben sich Tausende von Menschen auf diese Mission vorbereitet. Viele haben ihr ganzes Berufsleben dieser Mission gewidmet.“ Sie alle hoffen, dass es in einer entscheidenden Phase nicht scheitert – intern manchmal auch als „Monat des Grauens“ oder „29 Tage am Abgrund“ bezeichnet.

Wir haben 300 Punkte, an denen die ganze Mission scheitern kann. Und wenn Sie 2,4 Millionen Meilen von der Erde entfernt sind, können Sie keinen Mechaniker rufen.

Mike Menzel, Cheftechniker des Webb-Teleskops

„Der gesamte Prozess besteht aus 50 komplexen Schritten. Und es gibt 178 Mechanismen, die funktionieren müssen, damit alles nach Plan läuft“, erklärt Mike Menzel, der die technische Sektion des Webb-Teleskops leitet. „Der Abbau des Webb-Teleskops ist ohne Zweifel die komplizierteste Weltraumaktivität, die wir je versucht haben.“

Aufnahme beim Testen des fünfschichtigen Sonnenscheins des Webb-Teleskops in NASA-Labors.

„Es gibt keine zweiten Versuche am Weltraumteleskop. Wir haben 300 Dinge, die fehlschlagen können und die ganze Mission endet (sog. Einzelpunktfehler Artikel),“ betonte Menzel. „Wenn Sie anderthalb Millionen Kilometer von der Erde entfernt sind, können Sie keinen Mechaniker rufen.“

Einzigartige Lage

Während das Bedienteam die Demontage des Teleskops behutsam vervollständigt, ist es auf dem Weg zu seiner Zielposition. Dieser Ort liegt 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt und wurde nicht zufällig ausgewählt. Dies ist die sogenannte Befreiungspunkt L2, das durch den Ausgleich von Schwerkraft und Zentrifugalkräften in einem System aus zwei Körpern gekennzeichnet ist. In diesem Fall sind die Körper die Erde und die Sonne. Das Teleskop wird am Punkt L2 platziert, damit sein Schild ständig von der Sonne (und auch von Erde und Mond) abgeschirmt werden kann.

Foto: Pavel Kasík, Wikimedia, gemeinfrei

L2-Pfund-Punkte-Schema

Allerdings ist die statische Darstellung etwas irreführend. Tatsächlich wird Webbs Teleskop L2 und seine reale Umlaufbahn umkreisen Orbit es wird also viel komplizierter, wie die folgende Animation zeigt.

Die Fahrt bis zu diesem Punkt dauert etwa einen Monat. Dank geschickter Manöver in der Anfangsphase des Fluges hat das Webb-Teleskop genug Treibstoff, um seine Position für die nächsten mehr als zehn Jahre zu korrigieren und in dieser einzigartigen Umlaufbahn zu bleiben.

Mit den ersten Bildern des Webb-Teleskops können wir erst Mitte 2022 rechnen.

Für Astronomen – insbesondere diejenigen, die die frühen Stadien des Universums studieren – ist das Webb-Teleskop ein wunderbares Geschenk. Sein spannendes Auspacken ist dann erst der Anfang des ganzen Abenteuers.

Was das James-Webb-Teleskop tun wird

Webbs Teleskop wird das bisher leistungsstärkste Weltraumteleskop sein. Es soll die Anfänge der Existenz unseres Universums überwachen, als sich vor 13,5 Milliarden Jahren die ersten Sterne und Galaxien bildeten. Nach Angaben der NASA wird es einen bisher ungesehenen Teil von Raum und Zeit direkt beobachten. Das Gerät soll das Infrarotlicht, das jetzt in dieser Form von den am weitesten entfernten Objekten zu uns kommt, „sehen“.

JWST (James Webb Weltraumteleskop) wird auch von Wissenschaftlern verwendet, um die Planeten und andere Körper unseres Sonnensystems zu untersuchen, ihren Ursprung und ihre Entwicklung zu untersuchen und sie mit Exoplaneten oder Planeten zu vergleichen, die andere Sterne umkreisen. Gleichzeitig wird das Teleskop Exoplaneten beobachten, die sich in den sogenannten habitablen Zonen befinden und auf deren Oberfläche flüssiges Wasser sein könnte. In diesem Zusammenhang ist auch geplant, nach möglichen Hinweisen auf eine mögliche Bewohnbarkeit solcher Körper zu suchen.

Um diese Aufgaben zu erfüllen, verfügt die Sternwarte über einen riesigen Spiegel mit einem Durchmesser von 6,5 Metern, vier wissenschaftliche Instrumente und eine Abschirmung von 21 mal 14 Metern, die die Apparate vor der Hitze des Sonnenlichts schützen und in der nötigen tiefen Kälte halten sollen. Die Geräte in der Ausstattung sind die Infrarotkamera NIRCam, der Infrarotspektrograph NIRSpec, das Infrarotgerät MIRI und das Infrarotdisplay mit dem Spektrographen NIRISS.

Wissenschaftler prüfen die genaue Justierung der empfindlichen Sensoren des Teleskops.

Der große Hauptspiegel besteht aus 18 kleineren sechseckigen Spiegeln mit einem Durchmesser von jeweils 1,3 Metern und einem Gewicht von 20 Kilogramm. Jedes ist aus Beryllium gefertigt und mit einer Goldschicht überzogen. Beryllium-Wissenschaftler wählten dieses Metall wegen seiner Leichtigkeit und Stärke. Darüber hinaus behält es seine Form auch bei den niedrigen Temperaturbedingungen bei, die die Teleskopinstrumente für den ordnungsgemäßen Betrieb benötigen. Für die oberste Schicht wurde Gold aufgrund seiner extrem hohen Lichtreflexion über einen weiten Wellenlängenbereich gewählt.

Update: Wir haben dem Artikel aktuelle Informationen zur Mission hinzugefügt. Wir haben Informationen über die Umlaufbahn des Teleskops hinzugefügt.

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