 Merkzettel:
2022 JWST (James Webb Space
Telescope)
31
Jahre nachdem das Hubble Space Teleskop im Mai 1990 seine Arbeit
im Weltall aufnahm, möchten die NASA (North American Space
Agency), die ESA (European Space Agency) und die CSA (Canadian
Space Agency) ein neues leistungsstärkeres und der
fortgeschrittenen Technik angepasstes Weltraumteleskop im Weltall
platzieren. Das Gerät trägt den Namen James Webb Space
Telescope und es wurde am 25.Dezember 2021 mit einer Ariane5
Rakete zum Lagrangepunkt L2, der 1,5Mio km von der Erde entfernt
liegt, hinaufgeschossen.
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Der
Name
James
Edwin Webb dessen Namen das Teleskop trägt, war in den
Jahren 1961 bis 1968 ein Regierungsbeamter, der die Leitung der
NASA übernahm. Er führte die damals unter dem Namen
NASA operierende Ansammlung von eigenständigen
Forschungszentren in eine durchstruktrierte, zusammenhängende
Organisation über. Dieses Verdienst möchte die NASA mit
seinem Namen für das Teleskop würdigen. Dass in Webbs
Arbeitszeitraum auch die Vorbereitungen zum ersten Mondflug im
Jahr 1968 liegt, soll nach Maßgabe der NASA nicht vergessen
werden, aber auch nicht bestimmend sein.
Das
Teleskop
Das
James Webb Teleskop arbeitet im nahen und mittleren
Spektralbereich der infraroten elektromagnetischen Wellen. Da es
sich bei diesen Wellenlängen um 'Wärmestrahlung'
handelt, muss es selber so kalt wie möglich gehalten werden,
damit es seine Messergebnisse nicht durch die Eigenerwärmung
beeinflusst. Obwohl die Temperatur im Weltraum bei -270°C
(3K) liegt, werden Körper, die hier der Sonnenstrahlung
ausgesetzt werden, je nach Masse, Reflektion und Wärmeleitung
sehr warm. Beim JWST könnten dies bis zu +60°C (233K)
und mehr werden.
Aus
diesem Grund besitzt das Teleskop einen Sonnenschild der für
etwa -233°C (40K) am gesamten Teleskop sorgen soll und einen
Kryo-Kühler von dem man sich erhofft, dass er den kritischen
MIRI-Sensor auf einer Temperatur nicht über 7K = -266°C
hält.
Objektiv
Der
Primärspiegel besteht aus 18 sechseckigen Elementen, von
insgesamt 6,5m Durchmesser. Er soll sich erst im All entfalten
und justieren. Die Segmente bestehen aus einer sehr leichten
Berylliumoptik und besitzen samt Montierung, pro Stück eine
Masse von etwa 20kg.
Instrumente
Insgesamt
führt das James Webb Teleskop vier Instrumente mit sich, an
deren Entwicklung und Bau auch deutsche Einrichtungen wie das Max
Planck Institut für Astronomie in Heidelberg (MPIA), die
European Aeronautic Defence und Space Company (EADS-Astrium), und
Firmen, wie Carl Zeiss in Oberkochen beteiligt sind. Die Namen
der Geräte sind ..
1.
NIRCam (Near Infrared Camera) Hergestellt vom Lockheed Martin's
Advanced Technology Center in Californien. Diese Kamera kann
Bilder im Bereich von 600nm bis 5µm aufnehmen. Sie dringt
ein Stück weit in den Bereich des sichtbaren Spektrums vor.
Die Bilder bestehen aus zwei Feldern von 2,3*2,3 Bogenminuten,
wovon eines den Spektralbereich erfasst, der unterhalb, und der
andere den Bereich der oberhalb von 2,5µm liegt.
2.
NIRSpec (Near Infrared Spectrograph) Hergestellt im Auftrag der
ESA. Dieses Spektrometer, das im Bereich von 600nm bis 5µm
arbeitet, kann gleichzeitig 100 Spektren erfassen und
analysieren. Im Sinn des Wortes haarfeine Klappen, die einzeln
geöffnet werden können, leiten das Licht zur Sensorik
für die spektrale Analyse
3. MIRI
(Middle Infrared Instrument) Hergestellt im Auftrag der ESA. MIRI
wird durch einen Cryocooler auf -266°C (7K) gehalten, damit
die Eigenerwärmung des Teleskops durch die Sonne nicht auf
die Messungen einwirkt. MIRI arbeitet im Bereich zwischen 5µm
bis 27µm und besitzt eine Kamera und ein Spektrometer. Die
Kamera verfügt über drei identische 1024*1024
Pixel-Detektoren, die Winkelauflösung beträgt 0,19
Bogensekunden.
4.
FGS-TFI (Fine Guidance Sensor - Tunable Filter Camera ) Der FGS
dient der Ausrichtung und Nachführung des Teleskops über
ein Führungsobjekt. Auch dieses Instrument verfügt über
eine Kamera, die vermutlich der Auswahl des Führungsobjektes
dient.
Das
Filterrad der Middle InfraRed Instruments (MIRI) / © MPI
Aufgaben
Infrarotes
Licht kennen wir auf der Erde als Wärme. Sie wird von jedem
'warmen' Körper abgestrahlt. So macht es auf der Erde keinen
Sinn eine Sensorik zu installieren die den weiten Bereich des
infraroten Lichts aus dem Weltall messen soll. Anders als das
Licht des sichtbaren Spektrums durchdringt Infrarotlicht aber
auch Wolken aus Gas und Staub, so dass man durch sie
'hindurchsehen' kann. Diese Eigenschaft lässt tiefe
Einblicke in das ferne Weltall zu. So gesehen ist es konsequent,
ein Teleskop im kalten Weltraum zu platzieren, das es vermag, mit
einem großen Spiegel geringste Mengen infraroten Lichts zu
sammeln und zu fokussieren, so dass es messbar wird. Sehr weit
entfernte Sterne und Galaxien können so erkannt werden. Nun
können menschliche Augen das infrarote Licht nicht
wahrnehmen. Aber mit der Technik der Falschfarbenbilder, bei der
die von einer Kamera aufgenommene, infrarote Lichtverteilung in
den sichtbaren Bereich verschoben wird, ist es dennoch möglich,
auch optische Eindrücke für die Augen zu erzeugen.
Zusammen mit der Lichtzerlegung (der Spektroskopie) erhofft man
sich von dem James Webb Weltraumteleskop, Licht von den ersten
Sternen und Galaxien nach dem Urknall zu finden und die Struktur
sowie die Entwicklung von Galaxien erweitert studieren zu können.
Ebenso erhofft man sich weitere Erkenntnisse zur Entstehung von
Sonnensystemen, die sich ja innerhalb von Gas- und Staubwolken
abspielt.
Link:
http://jwst.nasa.gov/recentaccomplish.html
Link
aktueller Stand:
www.jwst.nasa.gov/content/webbLaunch/whereIsWebb.html
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