(NASA/Chris Gunn) Das James-Webb-Weltraumteleskop, das leistungsstärkste jemals gebaute Weltraumobservatorium, soll nach jahrzehntelangem Warten endlich Ende Dezember starten.
Als technisches Wunderwerk wird es dabei helfen, grundlegende Fragen zum Universum zu beantworten und einen Blick in die Zeit von 13 Milliarden Jahren zu werfen. Hier sind fünf Dinge, die Sie wissen sollten.
1. Riesiger Goldspiegel
Das Herzstück des Teleskops ist sein riesiger Primärspiegel, eine konkave Struktur mit einer Breite von 21,5 Fuß (6,5 Meter), die aus 18 kleineren sechseckigen Spiegeln besteht. Sie bestehen aus mit Gold beschichtetem Beryllium und sind so optimiert, dass sie Infrarotlicht aus den entlegensten Winkeln des Universums reflektieren.
Das Observatorium verfügt außerdem über vier wissenschaftliche Instrumente, die zusammen zwei Hauptzwecke erfüllen: die Abbildung kosmischer Objekte und die Spektroskopie – die Zerlegung von Licht in einzelne Wellenlängen, um die physikalischen und chemischen Eigenschaften kosmischer Materie zu untersuchen.
Der Spiegel und die Instrumente werden durch einen fünfschichtigen Sonnenschutz geschützt, der die Form eines Drachens hat und sich auf die Größe eines Tennisplatzes entfalten kann.
Seine Membranen bestehen aus Kapton, einem Material, das für seine hohe Hitzebeständigkeit und Stabilität in einem weiten Temperaturbereich bekannt ist – beides lebenswichtig, da die der Sonne zugewandte Seite des Schildes dabei bis zu 230 Grad Fahrenheit (110 Grad Celsius) heiß wird Die andere Seite wird Tiefstwerte von -394 °F erreichen.
Das Teleskop verfügt außerdem über einen „Raumfahrzeugbus“, der seine Subsysteme für Strom, Antrieb, Kommunikation, Orientierung, Heizung und Datenverarbeitung enthält; Alles in allem wiegt Webb etwa so viel wie ein Schulbus.
2. Millionen-Meilen-Reise
Das Teleskop wird in einer Umlaufbahn etwa eine Million Meilen von der Erde entfernt platziert, was ungefähr der vierfachen Entfernung unseres Planeten entspricht der Mond .
Im Gegensatz zu Hubble, dem derzeit führenden Weltraumteleskop, das den Planeten umkreist, wird Webb die Sonne umkreisen.
Aus Sicht der Sonne bleibt es direkt hinter der Erde und bleibt somit auf der Nachtseite unseres Planeten. Webbs Sonnenschutz wird immer zwischen dem Spiegel und unserem Stern sein.
Es wird etwa einen Monat dauern, bis dieser Bereich im Weltraum erreicht wird, der als zweiter Lagrange-Punkt oder L2 bekannt ist. Während Astronauten zur Reparatur von Hubble geschickt wurden, ist noch nie ein Mensch bis zu Webbs geplanter Umlaufbahn gereist.
3. Hightech-Origami
Da das Teleskop in seiner Betriebskonfiguration zu groß ist, um in den Nasenkegel einer Rakete zu passen, muss es gefaltet im Origami-Stil transportiert werden. Das Entfalten ist eine komplexe und herausfordernde Aufgabe, der entmutigendste Einsatz, den die NASA jemals unternommen hat.
Etwa 30 Minuten nach dem Start werden die Kommunikationsantenne und die Solarpaneele zur Energieversorgung ausgefahren.
Dann entfaltet sich der Sonnenschutz, der bisher wie eine Ziehharmonika gefaltet war, am sechsten Tag, lange nachdem er den Mond passiert hat. Seine dünnen Membranen werden von einem komplexen Mechanismus geführt, der 400 Rollen und 1.312 Fuß Kabel umfasst.
In der zweiten Woche wird endlich der Spiegel an der Reihe sein. Sobald die endgültige Konfiguration erreicht ist, müssen die Instrumente abgekühlt und kalibriert werden, und die Spiegel müssen sehr genau eingestellt werden.
Nach sechs Monaten ist das Teleskop betriebsbereit.
4. Das Leben, das Universum und alles
Webb hat zwei primäre wissenschaftliche Missionen, die zusammen mehr als 50 Prozent seiner Beobachtungszeit ausmachen werden. Erforschen Sie zunächst die frühen Phasen der kosmischen Geschichte und blicken Sie zurück in die Zeit, die nur wenige hundert Millionen Jahre danach liegt Urknall .
Astronomen wollen sehen, wie die allerersten Sterne und Galaxien entstanden sind und wie sie sich im Laufe der Zeit entwickeln.
Das zweite große Ziel ist die Entdeckung von Exoplaneten, also Planeten außerhalb des Sonnensystems. Es wird auch das Potenzial für Leben auf diesen Welten untersuchen, indem es ihre Atmosphären untersucht.
Das große Versprechen von Webb liegt in seiner Infrarotkapazität.
Anders als das ultraviolette und sichtbare Licht, in dem Hubble hauptsächlich operiert, dringen die längeren Wellenlängen des Infrarots leichter in Staub ein, wodurch das in Wolken gehüllte frühe Universum deutlicher sichtbar wird.
Dank Infrarot können Wissenschaftler aufgrund eines Phänomens namens Rotverschiebung auch weiter in die Zeit zurückreisen. Licht von weiter entfernten Objekten wird mit der Ausdehnung des Universums in Richtung des infraroten Endes des Spektrums gestreckt.
Geplant sind auch genauere Beobachtungen in unserem Sonnensystem Mars und von Europa, Jupiter Der eisige Mond.
5. Jahrzehntelange Entwicklung
Astronomen begannen in den 1990er-Jahren mit der Debatte über das Teleskop, das Hubble ersetzen sollte, wobei mit dem Bau von Webb im Jahr 2004 begonnen wurde.
Der Start wurde mehrmals verschoben, zunächst für 2007 und dann für 2018 geplant … hauptsächlich aufgrund der Komplexität, die mit der Entwicklung verbunden ist.
Das Observatorium ist das Ergebnis einer immensen internationalen Zusammenarbeit und integriert kanadische und europäische Instrumente.
Mehr als 10.000 Menschen arbeiteten an dem Projekt, und das Budget stieg schließlich auf rund 10 Milliarden US-Dollar.
Die Mission soll mindestens fünf Jahre dauern, hoffentlich aber zehn oder mehr.
© Französische Medienagentur