James Webb ist auf dem Weg!

Das James Webb Weltraumteleskop (engl. James Webb Space Telescope, abgekürzt JWST) startete am 25. Dezember 2021 von Korou in Französisch-Guyana an Bord einer Ariane 5. Alles, was ihr über diesen Meilenstein der Forschung und Ingenieurskunst wissen wollt, findet ihr kompakt in diesem Artikel:

Das James Webb Weltraumteleskop, benannt nach James Edwin Webb, NASA Administrator von 1961-1968, ist der Name eines Weltraumteleskops, das aus einer Kooperation zwischen der amerikanischen Weltraumbehörde NASA, der Europäischen Weltraumbehörde ESA und der kanadischen Weltraumbehörde CSA hervorging. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt befindet es sich auf dem Weg zu seiner Zielposition, dem Lagrange-Punkt 2, dieser ist 1,5 Mio. km von der Erde entfernt. An diesem heben sich die Gravitationskräfte von Erde und Sonne gegenseitig auf und das Teleskop kann nahezu für immer auf dem gleichen Punkt bleiben. So muss kein Treibstoff mitgenommen werden, um die Position zu korrigieren, was Gewicht spart und die Lebensdauer erhöht.

Die Entwicklung des Teleskops begann 1996 unter dem Namen Next Generation Space Telescope, es wurden 3 Mrd. US-Dollar als Budget beschlossen und es sollte 2007 starten, doch es kam unter anderem wegen des komplexen Entfaltungsmechanismus‘ zu insgesamt 19 Startverschiebungen! Die Kosten stiegen auf über 10 Mrd. US-Dollar.

Das Teleskop arbeitet im Infrarot-Bereich, das hat den Vorteil, dass das Infrarotlicht dazu fähig ist, den Staub, der junge Sterne umgibt, zu durchdringen und die Sterne mit Messinstrumenten zu untersuchen. Anhand der Brechung, die das Infrarotlicht erfährt, wenn es durch die Atmosphäre von Millionen Lichtjahren entfernten Planeten fällt, kann man außerdem sehr gut die Zusammensetzung dieser ermitteln.

Dafür besteht das Teleskop aus einem Spiegel mit einem Durchmesser von 6,8 m, der aus 18 sechseckigen Segmenten besteht, sechs davon werden während des Startes nach hinten geklappt, damit das Teleskop auf die Ariane 5 passt. Sie bestehen aus Beryllium, Beryllium ist sehr leicht und verformt sich selbst unter höchsten Temperaturen kaum. Die Infrarotstrahlung wird von einer dünnen Goldschicht reflektiert und auf die Instrumente gelenkt. Um die Instrumente, die auf Wärmestrahlung reagieren, nicht zu stören, wird das Teleskop bis fast auf den absoluten Nullpunkt, also fast -273°C gekühlt, dies geschieht durch flüssiges Helium. Damit die Sonne keinen wärmetechnischen Einfluss auf das System hat, sitzt das Teleskop auf einem 14 m breiten und 21 m langem, ausfaltbaren Sonnenschild, der aus fünf Schichten Karton-Folie, die mit Aluminium und Polyimid beschichtet ist, besteht. Die beiden der Sonne am nächsten befindlichen Schichten sind zusätzlich mit Silicium beschichtet. Jede einzelne Schicht ist dünner als ein menschliches Haar (Zum Vergleich: menschliches Haar = 0,08 mm, dickste Schicht im Sonnenschild = 0,0001mm). Insgesamt wiegt das Teleskop über 6 Tonnen, Hubble wog rund 11,6 Tonnen, sein Spiegel hatte aber nur einen Durchmesser von 2,4 m.

Zur Positionskontrolle hat das James Webb zwei Triebwerke, die auch den Kurs auf dem Weg zum Lagrange-Punkt korrigieren, und acht kleinere Triebwerke, um das Teleskop zu drehen und auszurichten. Das Teleskop ist mit insgesamt vier Instrumenten ausgestattet, zwei Kameras, eine davon mit einem Spektrometer, einem Infrarotbildgeber und einem separaten Spektrometer. Spektrometer können anhand der Lichtbrechung Atome und Moleküle erkennen. Mit diesen Geräten werden Blicke in unvorstellbare Weiten möglich werden, der riesige Spiegel und die besonders präzisen Instrumente machen das JWST zum größten und leistungsfähigsten Weltraumteleskop der Welt.

Die Tatsache, dass das flüssige Helium und der Treibstoff für die Positionskorrekturen begrenzt sind, begrenzt die Lebensdauer des Teleskops auf ungefähr 10 Jahre, Hubble ist dagegen schon seit über 30 Jahren im Einsatz. Das James Webb ist zwar mit einer Schnittstelle zum Betanken versehen, doch es gibt kein Raumfahrzeug, das Treibstoff zum Teleskop bringen könnte. In diesen 10 Jahren soll es die Anfänge des Universums untersuchen, das Universum kartieren, fernste Objekte finden und andere Planetensysteme erforschen. Die Instrumente sind dabei 100-mal genauer als die von Hubble. Wenn man sich vergegenwärtigt, dass dieses auf 16.000 km zwei Glühwürmchen voneinander unterscheiden konnte, bekommt man eine Ahnung, was für eine technische Meisterleistung das James Webb ist. Doch ersetzen wird es Hubble nicht, da Hubble zusätzlich zu Infrarot- und sichtbarem- auch ultraviolettes Licht untersuchen kann.

Mit seiner hohen Leistung und der neuen Infrarot-Technologie wird das James Webb jedoch in ein Gebiet der Astronomie eintauchen, das mit dem Hubble nie zu erreichen ist. Nicht nur ist das James Webb präziser, es haben noch nie zuvor so viele verschiedene Köpfe an einem derartigen Projekt gearbeitet. Ob es nun das Hubble ersetzten wird oder nicht, auf jeden Fall können wir uns auf atemberaubende Bilder aus dem bis jetzt kaum genutztem Infrarotspektrum freuen – und vielleicht auch über neue, bahnbrechende Erkenntnisse über die Entstehung des Universums.

Alle Informationen und weitere Infos für Interessierte gibt es direkt von der NASA auf dem offiziellen Twitter Profile des James Webb Weltraumteleskopes unter: NASA Webb Telescope (@NASAWebb) / Twitter