Dieser Artikel oder Abschnitt handelt von einer laufenden Weltraummission . Die angezeigten Informationen können sich häufig ändern. Fügen Sie keine Spekulationen oder Texte hinzu, ohne sich auf zuverlässige Quellen zu beziehen . Zuletzt bearbeitet am 14. Juli 2022.

James-Webb-Weltraumteleskop
Künstlerische Konzeption des Teleskops
Beschreibung
Typ	Teleskop
Betreiber	NASA ESA CSA STScI [ 1 ]
Webseite	jwst .nasa .gov sci .esa .int /jwst asc - csa .gc .ca stsci .edu /jwst
Missionsdauer	5 Jahre, verlängerbar auf 10 Jahre 6 Monate und 19 Tage (in Bearbeitung)
Eigenschaften
Pasta	6 161,4 kg
Durchmesser	6,5 Meter
Elektrische Energie	2 000 Watt
Mission
Auftragnehmer	Northrop Grumman , Ball Luft- und Raumfahrt
Erscheinungsdatum von	25. Dezember 2021 , [ 2 ] 09:20:00 UTC −3
Startfahrzeug	ariane 5
Freigabeort	Kourou ELA-3
Periastro	374.000 km (230.000 Meilen) [ 3 ]
Apoastro	1 500 000 km (930 000 Meilen) [ 3 ]
Umlaufzeit	6 Monate
Missionsabzeichen
Missionsabzeichen. Missionslogo.
Noten
Dieser Artikel oder Abschnitt enthält Material über eine aktuelle Weltraummission, daher können sich Informationen im Verlauf der Mission ändern.
Astronomisches Portal

James Webbs Hauptspiegel im riesigen Raum im Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt , Maryland .

Das James -Webb - Weltraumteleskop ( JWST ) ist ein Weltraumteleskop, das gemeinsam von der NASA , der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der Kanadischen Weltraumorganisation (CSA) ^{[ 4 ]} entwickelt wurde, um im Weltraum ein Observatorium zur Erfassung von Infrarotstrahlung zu platzieren . Das Teleskop soll die Entstehung der ersten Galaxien und Sterne beobachten , die Evolution der Galaxien studieren und die Entstehungsprozesse von Sternen und Planeten beobachten .^{[ 5 ]} Das Teleskop wurde ursprünglich alsNext Generation Space TelescopeoderNGST bezeichnet. Der Begriff „Next Generation“ bezieht sich darauf, dass es dasHubble-Weltraumteleskop, denn nach dessen Start wurden neue Technologien entwickelt, die es ermöglichen, das neue Teleskop nach einem neuen Konzept zu bauen. ^{[ 6 ]} Das Teleskop wurde später im Jahr2002, zu Ehren eines ehemaligen Administrators der US - Raumfahrtbehörde ,James Edwin Webb, derneben einer Reihe anderer wichtiger WeltraummissionenApollo - Programm^{[ 7]}

Dieses Teleskop soll die Funktionen des Hubble-Weltraumteleskops teilweise ersetzen. Seine Masse ist etwa halb so groß wie die von Hubble, aber sein Hauptspiegel hat einen 2,5-mal größeren Durchmesser und eine sechsmal so große Spiegelfläche wie Hubble, wodurch er viel mehr Licht einfangen kann. ^{[ 8 ]} Das Teleskop sollte auch eine bessere Ausrüstung haben, um Infrarotstrahlung einzufangen. Es wird auch erwartet, dass es viel weiter von der Erde entfernt operiert und in dem Halo kreist, der den zweiten Lagrange-L2-Punkt darstellt . ^{[ 9 ]}

Das Teleskop wird etwa drei Monate brauchen, um seine endgültige Umlaufbahn zu erreichen. Seine Lebensdauer wird durch die Entfernung vom Lagrange-Punkt L2, jenseits der Umlaufbahn des Mondes und außerhalb der Reichweite aller derzeit verfügbaren bemannten Raumfahrzeuge, begrenzt, was eine Wartung des Teleskops verhindern wird. ^{[ 10 ] [ 5 ]} und auch wegen der begrenzten Vorräte an Kühlern ^{[ 11 ]} und Treibstoff, die verwendet werden, um es im Orbit zu halten, was im Vergleich zum Hubble -Teleskop klein sein sollte . ^{[ 12 ]}

James Webb wurde am 25. Dezember 2021 vom Kourou Space Center in Französisch-Guayana gestartet . ^{[ 13 ]} Am 24. Januar 2022 erreichte er sein Ziel, den Lagrange-Punkt L2. ^{[ 14 ]} Sein erstes Ziel war der Stern HD 84406 , der etwa 241 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt . ^{[ 15 ]}Die erzeugten Anfangsbilder werden jedoch nicht direkt für wissenschaftliche Studien verwendet, da sie unscharf sind und nur dazu dienen, die Ausrichtung der 18 sechseckigen Segmente des Hauptspiegels des Teleskops zu unterstützen. ^{[ 16 ]} Die ersten wissenschaftlichen Farb- und Spektroskopiebilder wurden am 12. Juli 2022 veröffentlicht. ^{[ 17 ]}

Mission

Die Hauptaufgabe des JWST besteht darin, die Infrarotstrahlung zu untersuchen, die aus der großen Expansion ( Urknall ) resultiert, und Beobachtungen über die Anfänge des Universums zu machen . Um solche Studien mit beispielloser Empfindlichkeit durchführen zu können, muss das gesamte Observatorium kühl gehalten werden, und große Infrarot-Interferenzquellen wie Sonne , Erde und Mond müssen blockiert werden. ^{[ 11 ]}

Um dies zu erreichen, muss der JWST einen großen metallisierten zusammenklappbaren Sonnenschutz mit sich führen , der sich im Weltraum öffnen und all diese Infrarotstrahlungsquellen blockieren muss. kombiniert mit einem Kühlsystem mit Radiatoren. ^{[ 11 ]} Die nominelle Zeit für die Mission und Beobachtungen des Teleskops beträgt fünf Jahre, mit dem Ziel, zehn Jahre zu erreichen. ^{[ 18 ]} Die geplante fünfjährige Mission beginnt nach einer sechsmonatigen Inbetriebnahme- und Anpassungsphase. ^{[ 19 ]}

Ziele

Das James-Webb-Weltraumteleskop hat vier Hauptziele:

• Auf der Suche nach dem Licht der ersten Sterne und Galaxien, die nach dem Urknall im Universum entstanden sind
• Studieren Sie die Entstehung und Entwicklung von Galaxien
• Die Entstehung von Sternen und Planetensystemen verstehen
• Studieren Sie Planetensysteme und die Ursprünge des Lebens. ^{[ 20 ]}

Start

Start von James Webb an Bord der Ariane 5.

Der Start (mit der Bezeichnung „Ariane-Flug VA256“) fand am 25. Dezember 2021 mit einer Ariane-5 -Rakete im Weltraumzentrum Kourou in Französisch-Guayana statt . ^{[ 13 ]} Nach dem Erfolg des Starts erklärte der NASA-Administrator Bill Nelson , dass dies „ein großartiger Tag für den Planeten Erde“ sei. ^{[ 21 ]}

31 Minuten nach dem Start begann das Teleskop mit dem Aufstellen seiner Solarmodule, Antenne, Sonnenschutzschild, Spiegel und Arm, was voraussichtlich dreizehn Tage dauern wird. ^{[ 22 ]}

Infrarot-Astronomie

Das James-Webb-Weltraumteleskop ist der formelle Nachfolger des Hubble-Weltraumteleskops , und da sein Hauptaugenmerk auf der Infrarotastronomie liegt, ist es auch ein Nachfolger des Spitzer-Weltraumteleskops . Der James Webb wird die Fähigkeiten seiner beiden Vorgänger übertreffen und mehr und ältere Sterne und Galaxien sehen können. ^{[ 23 ]} Die Beobachtung im Infrarotspektrum ist aufgrund der kosmologischen Rotverschiebung eine Schlüsseltechnik, um dies zu erreichen., und weil diese Art von Strahlung Staub und Gas besser durchdringt. Dies ermöglicht die Beobachtung von dunkleren und kälteren Objekten. Da Wasserdampf und Kohlendioxid in der Erdatmosphäre die meisten Frequenzen in diesem Spektrum absorbieren, ist die bodengestützte Infrarotastronomie auf schmale Wellenbänder beschränkt, die die Atmosphäre am wenigsten absorbiert. Darüber hinaus gibt die Atmosphäre selbst diese Art von Strahlung ab, die oft das Licht der beobachteten Objekte verdeckt; was ein Weltraumteleskop für Infrarotbeobachtungen vorzuziehen macht. ^{[ 24 ]}

Ort und Umlaufbahn

Das JWST operiert in einer Halo-Umlaufbahn und umkreist einen Punkt im Weltraum, der als Sonne-Erde-L2-Lagrange-Punkt bekannt ist, etwa 1.500.000 km hinter der Umlaufbahn der Erde um die Sonne. ^{[ 25 ]} Seine tatsächliche Position variiert zwischen etwa 250.000 km und 832.000 km von L2, während es umkreist, wodurch es aus dem Schatten der Erde und des Mondes herausgehalten wird. Diese Anordnung hält die Temperatur des Raumfahrzeugs konstant und unter den 50 K (-223 °C), die für Beobachtungen im schwachen Infrarot erforderlich sind. ^{[ 26 ]}

thermische Kontrolle

Der JWST-Sonnenschutz ist ein passives thermisches Kontrollsystem, das nach dem Start eingesetzt wird, um das Teleskop und die Instrumentierung vor Licht und Hitze von Sonne, Erde und Mond zu schützen. Sein Zweck ist es, das Infrarotteleskop bei oder unter seiner Auslegungstemperatur von 40 Kelvin (-233 °C) zu betreiben. ^{[ 27 ]} Das Teleskop verwendet daher einen großen Sonnenschutz, um Licht und Wärme von Sonne, Erde und Mond zu blockieren, und seine Position in der Nähe des Sonne-Erde-L2 hält alle drei Körper zu jeder Zeit auf derselben Seite des Raumfahrzeugs . ^{[ 28 ]} Der Protektor hält eine stabile Temperatur für die Strukturen auf der dunklen Seite aufrecht, was entscheidend ist, um die präzise Ausrichtung der Hauptspiegelsegmente im Raum aufrechtzuerhalten. ^{[29 ]}

Instrumente

Illustration von James Webb.

Die drei wichtigsten Instrumentenmodule des Teleskops sind:

• Integriertes wissenschaftliches Instrumentenmodul - ( ISIM );
• Optisches Teleskopelement - ( OTE );
• Weltraumunterstützungsmodul - ( SSM ).

ISIM ist ein vollständig verteiltes System, das aus einem kryogenen Modul besteht, das in das OTE und in die Software , Prozessorschaltkreise und andere elektronische Instrumente integriert ist und sich im heißen Teil des SSM befindet. ^{[ 30 ]}

ISIM stellt Struktur, Umgebung und Transportmittel für die Daten bereit, die von den drei wissenschaftlichen Modulen NIRCam, NIRSpec und MIRI erhoben werden. Zusätzlich zum Feinabstimmungssensor (Fine Guidance Sensor - FGS):

• Nahinfrarotkamera (NIRCam) = Infrarotkamera; ^{[ 31 ]}
• Mid Infrared Instrument (MIRI) = Instrumente für Infrarot; ^{[ 32 ]}
• Nahinfrarot-Spektrograph (NIRSpec) = Infrarot-Spektrograph. ^{[ 33 ]}

Northrop Grumman Space Technology ist der Hauptauftragnehmer, der für die Entwicklung und Integration des Observatoriums verantwortlich ist. Sie sind verantwortlich für die Entwicklung und den Bau des Raumfahrzeugs, das beides umfasst; der Hauptkörper und der Sonnenschutz. ^{[ 34 ]} Ball Aerospace wurde mit der Entwicklung und dem Bau des Optical Telescope Element (OTE) beauftragt . ^{[ 19 ]} Das Goddard Space Flight Center ist verantwortlich für die Bereitstellung des Integrated Science Instrument Module (ISIM). ^{[ 35 ]}

Geschichte

Die Arbeit an dem Projekt begann vor mehr als 30 Jahren bei STScI mit der Herausforderung, „über die nächste große Mission jenseits von Hubble nachzudenken“. Die Entwicklung eines Missionskonzepts erfolgte im September 1989 mit einem am STScI abgehaltenen Workshop vor dem Start von Hubble. Der Workshop befasste sich mit den wissenschaftlichen Möglichkeiten und technologischen Herausforderungen einer solchen Mission und baute auf bisherigen Forschungsergebnissen auf. ^{[ 36 ]}

Geschichte (Entwicklung bis 2003)

Diskussionen über eine Fortsetzung von Hubble begannen in den 1980er Jahren, aber ernsthafte Planungen begannen in den frühen 1990er Jahren. ^{[ 38 ]} Das UV-Optical in Space Panel der National Academies von 1990 gab dem Konzept Anstoß, indem es ein gekühltes Weltraumteleskop mit einer Größe von 6 Metern empfahl Hubbles Nachfolger. Die Entwicklung eines 8-Meter-Weltraumteleskops der nächsten Generation (NGST) in den nächsten zwei Jahren konzentrierte sich auf ein gekühltes sichtbares und infrarotes Teleskop, als klar wurde, dass es technisch nicht praktikabel war, die UV-Fähigkeiten einzubeziehen.

1993 ernannte der Space Telescope Institute Council (STIC) ein Komitee, um Weltraumastronomiemissionen des 21. Jahrhunderts zu untersuchen, und zwei Jahre später empfahl das Komitee ein 4-m-Teleskop – kleiner als das ursprünglich diskutierte 8- bis 10-m-NGST Fähigkeit, Infrarotlicht zu sehen. Später stellte die NASA den NGST auf 8 Meter wieder her. ^{[ 39 ]}

Im Grunde wurde das Hi-Z-Teleskopkonzept zwischen 1989 und 1994 entwickelt: ^{[ 40 ]} ein vollständig unbedecktes Infrarotteleskop mit 4-Meter-Öffnung ^{[ 41 ]} , das sich in eine Umlaufbahn von 3 astronomischen Einheiten zurückziehen würde . ^{[ 42 ]} Diese entfernte Umlaufbahn hätte von reduziertem Lichtrauschen durch Tierkreisstaub profitiert. ^{[ 43 ]} Andere frühe Pläne sahen eine Mission des NEXUS-Vorläuferteleskops vor. ^{[ 44 ]}

Die Korrektur der fehlerhaften Optik des Hubble-Weltraumteleskops in seinen Anfangsjahren spielte eine bedeutende Rolle bei der Geburt des JWST. 1993 bereitete die NASA STS-61 vor, die Space-Shuttle-Mission, die einen Ersatz für die Kamera des HST und einen Adapter für seinen abbildenden Spektrographen tragen sollte, um die sphärische Aberration in seinem Hauptspiegel zu kompensieren.

2002 wurde das Projekt zu Ehren des zweiten Administrators der NASA (1961–1968) James E. Webb umbenannt. Webb leitete die Agentur während des Apollo-Programms und etablierte die wissenschaftliche Forschung als Kernaktivität der NASA. ^{[ 45 ]} Im Jahr 2003 erteilte die NASA TRW den Rahmenvertrag über 824,8 Millionen US-Dollar für das JWST. JWST ist ein NASA-Projekt in internationaler Zusammenarbeit mit der European Space Agency (ESA) und der Canadian Space Agency (CSA), die 2004 bzw. 2007 offiziell beigetreten sind.

Das Projekt erforderte einen 6,1-Meter-Hauptspiegel und einen Starttermin für 2010. Später in diesem Jahr wurde TRW von Northrop Grumman übernommen und wurde zu Northrop Grumman Space Technology. ^{[ 46 ]}

Neuplanung (2005)

Die Entwicklung wurde vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt , Maryland , mit John C. Mather als Projektwissenschaftler geleitet. Der Hauptauftragnehmer war Northrop Grumman Aerospace Systems , verantwortlich für die Entwicklung und den Bau des Raumfahrzeugelements, das den Satellitenbus, die Sonnenblende, die Deployable Tower Assembly (DTA), die das optische Teleskopelement mit dem Raumfahrzeugbus verbindet, und den Mid Boom umfasste Montage (MBA). ), das dabei hilft, die großen Sonnenschirme in die Umlaufbahn zu bringen, ^{[ 47 ]} während Ball Aerospace & Technologieswurde mit der Entwicklung und dem Bau des OTE selbst und des Integrated Science Instrument Module (ISIM) beauftragt. ^{[ 48 ]}

Erstes (künstlich gefärbtes) Infrarotbild, aufgenommen vom James-Webb-Weltraumteleskop. Dieses Bild zeigt nie zuvor gesehene Galaxien, Gravitationsverzerrungen und einige Sterne.

Multi-Field Multi-Instrument (MIMF)

Nachdem das Webb-Team im März 2022 den wichtigsten Meilenstein der Ausrichtung des Teleskops auf NIRCam erreicht hatte, begann es, die Ausrichtung des Teleskops auf die Führung (den Fine Orientation Sensor oder FGS) und die anderen drei wissenschaftlichen Instrumente auszudehnen. Die NASA nannte diesen sechswöchigen Prozess Multi-Field-Multi-Instrument-Alignment (MIMF). ^{[ 49 ]}

erste Bilder

Am 11. Juli 2022 präsentierte die NASA das erste von James Webb aufgenommene Deep-Field-Bild. US-Präsident Joe Biden enthüllte das Bild durch eine gemeinsame Sendung des Weißen Hauses und der US-Raumfahrtbehörde. ^{[ 50 ]}

Am 12. Juli 2022 wurde das, was die NASA ein „Paket“ von Bildern nannte, die von James Webb aufgenommen wurden, der Öffentlichkeit präsentiert. Mehrere Objekte wurden fotografiert und spektrale Messungen ergaben. ^{[ 51 ]}

Von der NASA am 12. Juli 2022 veröffentlichte Bilder

Eta-Carinae-Nebel	Stephans Quintett	NGC 3132	Spektrum von Exoplanet WASP 76 b

Siehe auch

• Große Weltraumobservatorien
• Hubble-Weltraumteleskop

Verweise

Externe Links

• «NASA-Website über die Sonde des James-Webb-Weltraumteleskops » 
• «Nach Pluto 6 Projekte, die unsere Sicht auf den Weltraum revolutionieren sollten» 

• Astronomisches Portal
• Kosmologisches Portal
• Portal zur Erforschung des Weltraums