James-Webb-Weltraumteleskop
James-Webb-Weltraumteleskop | ||||||||||||||||||||||
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Oberseite des James-Webb-Weltraumteleskops | ||||||||||||||||||||||
NSSDC ID | 2021-130A | |||||||||||||||||||||
Missionsziel | L2-Orbit (Sonne-Erde) | |||||||||||||||||||||
Betreiber | NASA[1] ESA CSA | |||||||||||||||||||||
Hersteller | Northrop Grumman, Ball Aerospace | |||||||||||||||||||||
Trägerrakete | Ariane 5 ECA+ (Flug VA256) | |||||||||||||||||||||
Aufbau | ||||||||||||||||||||||
Startmasse | 6350 kg[3] | |||||||||||||||||||||
Größe | ca. 21 × 14 m (Sonnenschild) 6,5 m (Ø Primärspiegel)[2] | |||||||||||||||||||||
Instrumente | ||||||||||||||||||||||
NIRCam; MIRI; NIRSpec; FGS/NIRISS | ||||||||||||||||||||||
Verlauf der Mission | ||||||||||||||||||||||
Startdatum | 25. Dezember 2021, 12:20 UTC | |||||||||||||||||||||
Startrampe | Centre Spatial Guyanais, ELA-3 | |||||||||||||||||||||
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Logo der Mission | ||||||||||||||||||||||
Das James-Webb-Weltraumteleskop (engl.: James Webb Space Telescope, abgekürzt JWST oder Webb) ist ein Weltraumteleskop für die Infrarotastronomie.
Es wurde ab 1996 als gemeinsames Projekt der Weltraumagenturen NASA (USA), ESA (Europa) und CSA (Kanada) entwickelt und kann als wissenschaftlicher Nachfolger des Hubble-Weltraumteleskops und des Spitzer-Weltraumteleskops betrachtet werden. Das JWST startete am 25. Dezember 2021 und erreichte zum 24. Januar 2022 eine Umlaufbahn um den etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernten Lagrange-Punkt L2 (von Erde und Sonne). Die ersten Bilder des JWST wurden der Öffentlichkeit am 11. und 12. Juli 2022 präsentiert.
Spektralbereich
Das JWST untersucht Licht mit Wellenlängen von 0,6 bis 28 μm, das heißt vom roten Teil des sichtbaren Lichts (dieses reicht insgesamt von 0,38 bis 0,78 μm) bis ins mittlere Infrarot (dieses reicht insgesamt von 0,78 bis 1000 μm). In diesem Bereich liegt die Wärmestrahlung kühlerer Objekte mit Temperaturen bis herunter zu einigen hundert Kelvin. Infrarotstrahlung durchdringt interstellare Gaswolken besser als sichtbares Licht. Das sichtbare Licht aus weit entfernten und damit auch frühen Regionen des Universums wird durch die kosmologische Rotverschiebung in diesen Bereich verschoben.[4]
Das JWST reagiert teilweise einhundertmal so empfindlich auf elektromagnetische Wellen wie das Hubble-Teleskop. Die technische Präzision ermöglicht es dem JWST, neue Blicke ins Sonnensystem zu werfen, ins Innere von Sternentstehungsgebieten zu schauen und die chemische Zusammensetzung der Atmosphären von Exoplaneten detaillierter zu analysieren.[5]
Aufgaben
Das JWST hat vier wissenschaftliche Hauptaufgaben:[5][4]
- Die Suche nach den ersten leuchtenden Objekten und Galaxien, die nach dem Urknall und dem darauf folgenden dunklen Zeitalter vor 13,5 Milliarden Jahren entstanden sind.
- Verbesserung des Verständnisses der Strukturbildungsprozesse im Universum.
- Die Untersuchung der Entstehung – und Weiterentwicklung – von Galaxien, Schwarzen Löchern, Sternen und Planetensystemen, insbesondere die Erforschung von protoplanetaren Scheiben.
- Untersuchung von Exoplaneten, ihrer Atmosphäre und etwaiger Eignung für Leben.
Die Primärmission war für fünf Jahre, mit einer Verlängerung auf mindestens zehn Jahre, geplant. Da die Flugbahn beim Start weit genauer als erforderlich getroffen wurde und alle Brennphasen zum optimalen Zeitpunkt und mit dem bestmöglichen Ergebnis erfolgten, bleibt mehr Treibstoff übrig als erwartet. Daher kann der Betrieb weit länger als zehn Jahre aufrechterhalten werden.[6]
Die Exoplaneten, welche das JWST untersuchen soll, werden zuvor u. a. vom TESS-Weltraumteleskop aufgespürt.[7]
Entwicklung, Finanzierungen, Startverschiebungen
Die NASA, die ESA und die CSA begannen die Kooperation zur Entwicklung des Weltraumteleskops 1996 unter der Bezeichnung Next Generation Space Telescope. Es sollte 2007 gestartet werden. Später war der Start 2014 mit einer Ariane 5 geplant.[8] Der Anteil der Beteiligung der ESA für die Konstruktion und Inbetriebnahme wurde 2003 durch die Mitgliedstaaten bestätigt. Im Jahr 2007 trafen die NASA und die ESA eine offizielle Vereinbarung.[9][10] Das letzte Segment des Hauptspiegels verließ am 7. Februar 2007 die Fertigung als Rohling, um geschliffen und poliert zu werden.
Für Bau und einen zehnjährigen Betrieb waren die notwendigen 3,3 Milliarden Euro durch die NASA zunächst gesichert. Aufgrund enorm gestiegener Kosten empfahl der Wissenschaftsausschuss des US-Repräsentantenhauses jedoch am 13. Juli 2011, den Bau zu stoppen. Die Baukosten wurden nun von der NASA auf 8,7 Milliarden US-Dollar geschätzt.[11] Es waren bereits etwa drei Milliarden US-Dollar (2,6 Mrd. €) ausgegeben. Etwa 75 % der Komponenten waren beschafft, auch die meisten wissenschaftlichen Instrumente. Alle Elemente des Primärspiegels waren fertiggestellt. Ende 2014 galt die Finanzierung einschließlich der Betriebskosten für die ersten fünf Jahre wieder als gesichert. Ein Start wurde ab 2018 erwartet.[12]
Im November 2015 begann die Endfertigung.[13] Bis Anfang Februar 2016 wurden die 18 Segmente des Primärspiegels installiert.[14] Im November 2016 konnten am Spiegel erste Messungen der optischen Eigenschaften durchgeführt werden.[15] Am 18. Dezember 2015 wurde der Liefervertrag für die Ariane-5-Rakete unterzeichnet. Der Flug war nun für Frühjahr 2019 geplant[16] und wurde dann auf Mai 2020 verschoben, da Qualitätsmängel auffielen, vor allem an den Steuertriebwerken und beim Entfalten des Sonnenschildes.[17] Mehrfach zerrissen Folien des Sonnenschildes. Bei einem Schütteltest fielen Schrauben und Unterlegscheiben aus dem Teleskop.[18][19] Im Jahr 2018 wurden die Gesamtkosten der Mission auf 9,66 Milliarden US-Dollar geschätzt, davon 8,8 Milliarden US-Dollar an Entwicklungskosten.[20]
Vor dem Start folgten Verschiebungen unter anderem, weil nach dem Transport zum Weltraumbahnhof ein Klemmband locker war und wegen unpassenden Wetters.[21][22] Bis Dezember 2021 erreichten die Kosten 9,7 Milliarden US-Dollar.[23] Es handelt sich damit um das teuerste wissenschaftliche Projekt in der unbemannten Raumfahrt.[24]
Die ESA trägt rund 300 Millionen Euro bei, anteilig getragen von Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Großbritannien, Irland, Italien, Luxemburg, den Niederlanden, Norwegen, Österreich, Portugal, Spanien, Schweden, der Schweiz und Tschechien.[9] Darin sind die Startkosten der Ariane-5-Rakete, das NIRSpec-Instrument, die optische Bank für das MIRI-Instrument und Personal (Astronomen der ESA) im Missionszentrum (Space Telescope Science Institute) in Baltimore enthalten.[5][9] Insgesamt rechnet die ESA für den eigenen Anteil mit Kosten im Rahmen einer Medium-(M-Klasse)-Mission.[25][24] ESA-Astronomen erhalten daher mindestens 15 % der Beobachtungszeit zugeteilt.[5]
Die kanadische CSA stellt den Fine-Guidance-Sensor und den Near-Infrared-Imager-Slitless-Spektrographen sowie Personal zum Betrieb des Teleskops bereit.[26]
Missionsverlauf
Startvorbereitung
Im Sommer 2021 wurde das Teleskop in Long Beach bei Northrop Grumman letzten Tests unterzogen und in einen Spezialbehälter verpackt, der einen transportablen Reinraum darstellte. Ende September 2021 wurde es auf das Schiff MN Colibri verladen, das zum Raumfahrtzentrum Guayana bei Kourou auslief. Damit Piraten das Schiff nicht kapern, um Lösegeld zu erpressen, und um Sabotageakte zu verhindern, wurden Details über den Transport nicht medial verbreitet. Ein Transport im Flugzeug kam nicht infrage, da in Französisch-Guayana die Brücken zwischen Flughafen und Startbasis für solch schwere Lasten nicht ausgelegt sind.[27] Am 12. Oktober kam das Teleskop am Hafen Pariacabo bei Kourou an.[28]
Die Nutzlastverkleidung der Ariane-5-Trägerrakete wurde für das Teleskop modifiziert, weil bei vorherigen Starts der Rakete potenziell schädliche Vibrationen auffielen.[27] Die Nutzlastverkleidung hatte nun 28 Entlüftungsöffnungen, um den Druckausgleich während der Startsequenz zu gewährleisten.[5] Das Teleskop wurde für den Transport in der Rakete zusammengefaltet. Die Gesamtmasse betrug beim Start mit Treibstoff etwa 6,2 Tonnen.[4] Der Schwerpunkt des zusammengefalteten Teleskops lag nicht auf der Rotationsachse der Rakete; zum Ausgleich musste Ballast mitgeführt werden.
Start, Entfaltung und Reise zu L2
Die Ariane-Rakete startete am 25. Dezember 2021 um 12:20 UTC vom Raumfahrtzentrum Guayana in Französisch-Guayana.[5] Beide Raketenstufen brachten das Teleskop auf Geschwindigkeit, mit Kurs auf den 1,5 Millionen Kilometer entfernten Lagrange-Punkt L2 von Erde und Sonne. Die modifizierte Ariane ging nach dem Abstoßen der Verkleidung, drei Minuten nach dem Start, in eine langsame Rotation über, um Webb vor einer einseitigen Sonnenbestrahlung und Überhitzung zu schützen. Nach dem Abtrennen der Hauptstufe innerhalb der ersten zehn Minuten nach dem Start befand sich das Teleskop weitere 17 Minuten an der kryogenen ESC-A-Oberstufe,[29] ehe es sich auch von dieser löste. Vom Start bis zur Abtrennung von der Trägerrakete hatte die französische Raumfahrtagentur CNES die Ariane 5 von Bodenstationen in Kourou, auf der Insel Ascension (im Südatlantik), in Natal (Brasilien), Libreville (Gabun) und Malindi (Kenia) aus nachverfolgt. Unmittelbar nach der Abtrennung des JWST von der ESC-A-Oberstufe der Ariane 5 übernahm ESTRACK, das Tracking-Bodenstationsnetzwerk der ESA, und verfolgte das JWST durch die frühe Orbitphase hindurch. Hierfür wurden die ESA-Bodenstation in Malindi (Kenia) und das Stationsnetzwerk der NASA genutzt.[5] 31 Minuten nach dem Start öffneten sich die Solarpaneele zur Energieversorgung.
Zum Zeitpunkt der Abschaltung des Triebwerks der ESC-A-Oberstufe hatte das JWST seine größte Geschwindigkeit von 9,90 km/s erreicht.[30] Danach sank die Geschwindigkeit kontinuierlich, weil das JWST in der meisten Zeit ohne Antrieb in Gegenrichtung zu den Gravitationskräften von Sonne und Erde flog. Bereits nach wenigen Tagen war die Geschwindigkeit auf unter 1 km/s abgesunken.
Zwölf Stunden nach dem Start zündeten die Triebwerke für das MCC-1a (Mid-Course Correction) Manöver und feuerten über 65 Minuten für ein von 20 m/s.[31] Mit dieser Schub-Korrektur („thrust correction“) wurde eine präzise Geschwindigkeitserhöhung erreicht. Da die Gesamtbeschleunigung der Ariane-Rakete aufgrund der großen Massen und großen Schubkraft nicht so präzise wie erwünscht eingestellt werden konnte, wurde sie absichtlich etwas zu gering gewählt. Für ein dadurch vermiedenes Bremsmanöver hätte sich die Sonde sonst um 180° drehen müssen, was die empfindlichen Instrumente dem Sonnenlicht ausgesetzt hätte und dazu hätte führen können, sie zu überhitzen und irreparabel zu beschädigen.[32] Einen Tag nach dem Start wurden die beiden Richtantennen ausgefahren.[33][34] Nach ungefähr zweieinhalb Tagen erfolgte am 27. Dezember eine 9 Minuten und 27 Sekunden lange Brennphase MCC-1b mit einem von 2,8 m/s.
Die komplizierte Entfaltung des Sonnenschilds zog sich über mehrere Tage hin. 2,7 Tage nach dem Start wurden die beiden Hauptträger für das Sonnensegel ausgeklappt. Um das JWST nach dem Ausfahren der Hauptträger vor Instabilität wegen des Sonnenwindes zu schützen, wurden Trimmklappen an den Hauptträgern des Sonnenschilds ausgefahren. Am vierten Tag nach dem Start wurde das Teleskop angehoben, um es von den übrigen Teilen wie Antrieb und Versorgungseinheit thermisch abzukoppeln. Sechs bis sieben Tage nach dem Start wurden die Schutzhüllen der Folien geöffnet, die beiden teleskopischen Seitenmasten zum Entfalten des Sonnenschilds ausgeschoben und damit einhergehend der Sonnenschild entfaltet. Vom siebten bis zum zehnten Tag nach dem Start wurden die Folien gestrafft und separiert, sodass zwischen jeder Lage ein Zwischenraum zur Wärmeabfuhr entstand. Nach elf Tagen wurde der Sekundärspiegel ausgeklappt. Einen Tag später wurden die Kühlelemente der Instrumente hinter dem Primärspiegel ausgefahren. Am dreizehnten und vierzehnten Tag wurden die Seitenteile des Hauptspiegels in die Endposition ausgeklappt und verriegelt. Damit war die Entfaltung am 8. Januar 2022 abgeschlossen.[34][31][35]
Beim Start waren die 18 Segmente des Primärspiegels zur Sicherheit verriegelt gewesen. Ab dem 15. Tag nach dem Start waren die Segmente so weit abgekühlt, dass erste Ausrichtungstests ausgeführt werden konnten. Dann wurden sie um ca. 12,5 mm aus ihrer Parkkonfiguration mit etwas mehr als 1 mm pro Tag ausgefahren; dieser Prozess dauerte ungefähr vom 18. bis zum 28. Tag. Erst als alle Teile des Teleskops in einem thermischen Gleichgewicht waren, konnte mit der genauen Ausrichtung der Segmente begonnen werden.[34][31][35]
Am 24. Januar 2022, nach einem 29,5 Tage andauernden Flug, wurden die Triebwerke für die Brennphase MCC-2 knapp fünf Minuten gezündet, um mit einem von 1,6 m/s die Bahn von Webb ein letztes Mal zu korrigieren und in die Umlaufbahn um den Lagrange-Punkt L2 zu gelangen.[34][31] Zum ersten Mal wurden nun auch die Hauptantenne und der Ka-Band-Sender in Betrieb genommen.
Umlaufbahn um L2
Das Teleskop kreist bei einer Geschwindigkeit von 202 Metern pro Sekunde (727 km/h) in einem Halo-Orbit um den äußeren Lagrange-Punkt L2 im System Erde-Sonne, etwa 1,5 Millionen km über der Nachtseite der Erde.[34][36] Die störende Infrarotstrahlung von Sonne, Erde und Mond trifft aus der gleichen Richtung auf das Teleskop und kann wirksam abgeschirmt werden. Außerdem sind, anders als in einem niedrigen Erdorbit, lange ununterbrochene Belichtungs- und Beobachtungszeiten möglich. Wichtig ist, die Sonde dauerhaft außerhalb des Erd- oder Mondschattens zu halten, damit die Stromversorgung durch die Solarzellen und die thermische Stabilität gewährleistet bleibt.
Ein weiterer Vorteil der Umlaufbahn um L2 ist, dass das Teleskop kaum gefährdet ist, von Weltraummüll getroffen zu werden. Ein Nachteil ist die im Vergleich beispielsweise zum Hubble-Teleskop große Entfernung zur Erde, was den Einsatz des Deep Space Networks zur Kommunikation notwendig macht.
Der Abstand zu L2 schwankt zwischen 250.000 km und 832.000 km.[37] Der gewählte Orbit war vom Startfenster innerhalb des synodischen Monats abhängig und ergab sich somit erst nach dem Start.[38] Ein Umlauf braucht ungefähr sechs Monate. Dabei muss alle 21 Tage durch Raketentriebwerke korrigiert werden, um den Orbit stabil zu halten.
Betrieb
Für die gleichmäßige Abkühlung aller Komponenten bis auf Betriebstemperatur, die Funktionstests, die Kalibrierung der Instrumente und die Feinjustierung der Spiegel waren ab Start sechs Monate Vorbereitungszeit angesetzt; für Mitte 2022 wurden die ersten wissenschaftlichen Daten erwartet.[34]
Zur Inbetriebnahme mussten mindestens 300 Mechanismen funktionieren, davon entfielen – je nach Definition – zwischen 144 und 178 auf die Entfaltung des JWST.[31][39] Diese Mechanismen lassen sich auf 59 „kritische Vorgänge“, von denen das Gelingen der Mission abhängt, zusammenfassen.[19] Das Teleskop ist vom Design her nicht für Reparatur- oder Wartungsarbeiten ausgelegt.[5]
Um sicherzustellen, dass die Beobachtungen nicht von der Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) des Teleskops und der Instrumente selbst gestört werden, müssen diese Bauteile dauerhaft unter 50 Kelvin (−223 °C) gehalten werden und insbesondere vor Sonnenstrahlung geschützt sein.[4] Der 21,2 m × 14,2 m große[4] Sonnenschild schirmt sie gegen Sonne, Erde und Mond ab. Das MIRI (Mid Infrared Instrument) wird zusätzlich aktiv auf unter 6 K (−267 °C) gekühlt. Am 13. April 2022 wurde gemeldet, dass das Instrument die Betriebstemperatur erreicht und alle Funktionstests bestanden hat und danach anhand bekannter Objekte kalibriert wird.[40]
Für Beobachtungen wird das ganze Observatorium auf das Himmelsobjekt ausgerichtet. Da sich der Sonnenschild immer zwischen der Sonne und der Optik befinden muss, kann das JWST jedoch nicht frei um alle drei Achsen gedreht werden. Nur ein ringförmiger Ausschnitt von etwa 39 % des Himmels ist zu einem bestimmten Zeitpunkt beobachtbar. Da sich das Teleskop zusammen mit der Erde um die Sonne bewegt, ist jedoch auf Dauer der gesamte Himmel im Blickfeld, wobei die Umgebung der beiden Pole der Ekliptik das ganze Jahr über beobachtet werden kann.[41]
Zum Ausrichten der Spiegelsegmente wurde als erstes Ziel HD 84406 im Großen Bären ausgewählt, ein Stern in 260 Lichtjahren Entfernung mit einer Magnitude von 6,7. Später wurde auf einen lichtschwächeren Stern gewechselt (2MASS J17554042+6551277, Magnitude 11). Am 16. März 2022 konnte die Kalibrierung auf die NIRCam erfolgreich abgeschlossen werden.[42]
Am 12. Juli 2022 wurden die ersten wissenschaftlichen Bilder aufgenommen.[43]
- Erste Aufnahme des Sterns HD 84406 vom 11. Februar 2022. Da die Spiegel zu diesem Zeitpunkt noch nicht perfekt ausgerichtet waren, erzeugte jedes der 18 Segmente ein separates Bild des Sterns.[44]
- Aufnahme vom 18. Februar 2022 nach einer ersten Ausrichtungsphase der Spiegel. Die 18 Bilder des Sterns sind wie die einzelnen Segmente angeordnet, um nun mit der Fokussierung zu beginnen.[45]
- Um das gesamte Licht an einem einzigen Ort zu bündeln, mussten alle Segmentbilder aufeinander gelegt werden. Im Bildstapelschritt wurden die einzelnen Segmentbilder so verschoben, dass sie genau in die Mitte des Felds fielen, um ein einheitliches Bild zu erzeugen.
- Erste Aufnahme des Sternes 2MASS J17554042+6551277 vom 13. März 2022 mit diversen Galaxien im Hintergrund
- Testbild vom 28. April 2022 gegen Ende der Kommissionierungsphase
Schäden durch Mikrometeoroiden
Laut einer NASA-Mitteilung vom Juni 2022 haben mehrere Mikrometeoroiden den Spiegel des JWST leicht beschädigt. Eigenen Angaben zufolge hatte die NASA solche Schäden zwar einkalkuliert, die Stärke eines Einschlags in das Spiegelsegment C3 übertraf jedoch die Erwartungen um den Faktor 120.[46] Das JWST arbeitet immer noch auf einem Niveau, das alle Missionsanforderungen übertrifft, und der Schaden kann durch eine Neujustierung der Spiegelsegmente sowie durch Fehlerrechnung ausgeglichen werden. Die Auswirkungen dieser Schäden sind minimal und das Teleskop bleibt innerhalb seiner Konstruktionsspezifikationen.[47]
Beobachtungszeiten
Ein Drittel der Beobachtungszeit ist von Anfang an fest an Early Release Science and Guaranteed Time (GTO) Programme vergeben. Diese Beobachtungszeiten werden von den beteiligten Weltraumorganisationen gemäß einem Schlüssel zugewiesen. Eine gewisse Zeit ist immer reserviert für die Beobachtung von unvorhergesehenen Ereignissen. Zwei Drittel der Beobachtungszeit sind frei zu vergeben. Für den ersten Beobachtungszyklus mit über 6000 Stunden wurden 1172 Anträge aus 44 Ländern geprüft. Die Auswahl der Projekte wird von einem internationalen Gremium von Astronomen in verschiedenen Arbeitsgruppen entschieden, die jeweils die interessantesten davon auswählen. Die Vergabe geschieht dabei in einem Doppel-Blind-Verfahren. Weder wissen die Einreicher der Projekte, welche Wissenschaftler die Auswahl treffen, noch wissen die Wissenschaftler, von wem, oder aus welchem Land ein Projekt eingereicht wird. Die ESA hat sich das Mitspracherecht gesichert; Wissenschaftler aus den ESA-Staaten sind daher in allen Gremien vertreten. Von den 266 ausgewählten Projekten stammen 33 % von ESA-Mitgliedsstaaten, die 30 % der Beobachtungszeit belegen. Von den ausgewählten Projekten werden 41 % primär das NIRSpec- und 28 % das MIRI-Instrument benutzen.[48]
Am 11. und 12. Juli 2022 präsentierten NASA, CSA und ESA erste Aufnahmen nach Betriebsbeginn des JWST.[49] Die erste veröffentlichte Aufnahme nach Herstellung der Betriebsbereitschaft war das Webb’s First Deep Field.
- Aufnahme des planetarischen Nebels NGC 3132 („Südlicher Ringnebel“) mit NIRCAM (links) und MIRI (rechts), veröffentlicht am 12. Juli 2022.
- Durch MIRI entstandene Aufnahme von Stephans Quintett. Vier der Galaxien stehen miteinander in Wechselwirkung. Veröffentlicht am 12. Juli 2022.
- Aufnahme von Stephans Quintett, die eine Zusammensetzung zweier Aufnahmen von NIRCam und MIRI ist. Veröffentlicht am 12. Juli 2022.
- (c) NASA, ESA, CSA, STScI, and the Webb ERO Production Team, CC BY 4.0Analyse der Atmosphäre des Gasplaneten WASP-96b, die das Vorhandensein von Wasser bestätigt und Hinweise auf Dunst und Beweise für Wolken in der Atmosphäre des Planeten liefert. Zuvor war davon ausgegangen worden, dass der Planet wolkenlos sei.
Entdeckungen (Auswahl)
Während der Mission wurden mehrere Galaxien entdeckt aus der Zeit nur etwa 300 Millionen Jahre nach dem Urknall, also von vor etwa 13,5 Milliarden Jahren. Sie sind damit die ältesten und zugleich die am weitesten entfernten Galaxien, die jemals entdeckt wurden. Ihr Licht brauchte 13,5 Milliarden Jahre, bis es bei uns ankam, das Teleskop erblickte sie also im damaligen Zustand. Die am weitesten entfernte und damit älteste jemals entdeckte Galaxie ist die im Mai 2024 durch das Teleskop entdeckte Galaxie JADES-GS-z14-0. Sie war wie auch die anderen entdeckten Galaxien deutlich heller, schwerer und größer, als zuvor für damalige Verhältnisse angenommen.[50] Seither wird deswegen vermehrt das bisherige Standardmodell der Kosmologie angezweifelt.[51][52]
Im Mai 2024 entdeckte das Teleskop im Galaxiesystem ZS7 den am weitesten entfernten bisher bekannten Zusammenschluss zweier schwarzer Löcher.[53] Er geschah 740 Millionen nach dem Urknall und lief ebenfalls schneller ab, als zuvor für damalige Verhältnisse angenommen.
Im Juni 2023 wurde verkündet, dass 12 Milliarden Lichtjahre entfernt in einer Galaxie namens SPT0418-47 organische Moleküle entdeckt wurden.[54]
Aufbau
Das JWST besteht aus der Versorgungseinheit, dem Sonnenschild, dem Teleskop und mehreren Instrumenten als Nutzlast.
Versorgungseinheit
Die Versorgungseinheit (offizielle Bezeichnung: Spacecraft Bus) stellt die Technik für die grundlegenden Funktionen für den Betrieb der Sonde bereit. Untergebracht ist sie in einer Box aus Kohlefaserverbundmaterial. Sie besitzt einen Adapterring, mit der das Teleskop auf der Trägerrakete befestigt wurde. Alle elektronischen Komponenten und stromführenden Teile sind gegen Weltraumstrahlung gehärtet und entsprechend gegen einschlagende Staubpartikel und geladene Teilchen geschirmt.[55]
Energieversorgung
Die Sonde verfügt über Solarmodule mit einer Leistung von 2000 W über die Missionszeit und Akkumulatoren zur Stromversorgung auf der heißen Seite. Dabei sind die Alterung der Solarzellen und mögliche sich akkumulierende Schäden durch Mikrometeoroiden sowie der Ausfall einzelner Zellen oder Stränge berücksichtigt.[56]
Lagekontrolle
Die Sonde ist dreiachsenstabilisiert und hat zur Lagekontrolle Sonnensensoren, drei Sternsensoren, Hemispherical-Resonator-Gyroskope, sechs Reaktionsräder und Steuerdüsen. Die Sternsensoren haben ein Gesichtsfeld von etwa 16° und einen 512 × 512-Pixel-Sensor. Sie sind im Winkel von 45° zur Teleskopachse und gegeneinander angeordnet. Die beobachteten Sterne mit einer Magnitude bis 6 werden mit einer gespeicherten Sternkarte verglichen und daran wird die Raumausrichtung in drei Achsen erkannt. Die Ausrichtung der Teleskopachse geschieht durch Ausrichtung der gesamten Sonde. Die Ausrichtung der Teleskopachse anhand der Lagekontrolle liegt dabei im Bereich von 8″, noch bevor ein Leitstern erfasst ist und die Feinregulierung eingesetzt wird. Die Feinregulierung, die über einen beweglichen Spiegel ermöglicht wird, ist ein Teil des Teleskops und der Instrumente und nicht Teil der Lagekontrolle.[57]
Kommunikationssystem
Zwei ungerichtete Rundstrahlantennen mit Halbkugelcharakteristik im S-Band für Telemetrie, Tracking und Kommandoübertragung dienen der Entfernungs- und Positionsbestimmung. Die Kommunikation über diese Antennen kann zu jeder beliebigen Zeit und in jeder Raumlage stattfinden, solange Sichtkontakt zu einer Bodenstation besteht. Die mögliche Datenrate reicht für einfache Steuerbefehle.
Eine Antenne mit 20 cm Durchmesser, die in gleicher Richtung wie die Haupt-Parabolantenne montiert ist, dient der Datenübertragung mit bis zu 40 kbit/s im S-Band.[58] Die Datenrate kann im Downlink (2,2…2,3 GHz, Sendeleistung 6 Watt) für Telemetrie zwischen 0,2 und 40 kbit/s und im Uplink (2,025…2,12 GHz) für Kommandos 2 bis 16 kbit/s betragen. Während der Einrichtzeit und in der Arbeitsphase wird das S-Band benutzt; es dient auch zur Notfallkommunikation. Im Gegensatz zum Ka-Band wird die Übertragung der Daten bei dieser Frequenz kaum durch schlechtes Wetter beeinflusst.
Über eine bewegliche 60-cm-Parabolantenne zur Kommunikation im Ka-Band (26 GHz) erfolgt die Übertragung der Wissenschaftsdaten. Diese Antenne kann aus jeder Lage, auch während der Beobachtungen, in Richtung Erde gerichtet werden. Die Antenne muss ungefähr alle 2 Stunden und 45 Minuten neu ausgerichtet werden, somit ist dieses die maximale Integrationszeit für Beobachtungen während der Datenübertragung und für spezielle Aufgaben, die während der Beobachtungszeit eine gleichzeitige Datenübertragung benötigen. Die Übertragung ist wahlweise mit einer Datenrate von 7, 14 oder 28 Mbit/s möglich. Normalerweise wird die höchste Datenrate benutzt, sie kann aber reduziert werden, wenn schlechte Wetterbedingungen an der Empfangsstation herrschen. Es ist eine vierstündige Datenübertragungsphase alle zwölf Stunden vorgesehen. Jeder vierstündige Kontakt kann im Normalbetrieb mindestens 28,6 GB Daten übermitteln.[58] Für den Downlink sind im regulären Betrieb die drei Antennenstationen des Deep Space Networks in Goldstone, Canberra und Madrid vorgesehen.
Kontrollsystem
Das Kontrollsystem besteht aus dem Bordcomputer und einem Solid-State-Drive. Dieser Speicher hat eine Kapazität von 58,9 GB, ist ausgelegt für die in 24 Stunden anfallende Datenmenge und enthält sowohl die wissenschaftlichen Daten als auch die Daten aus der Versorgungseinheit. Zur Datenübertragung zwischen den Hauptkomponenten wird SpaceWire benutzt.[59]
Antrieb und Treibstofftanks
Die Antriebe sind an der Versorgungseinheit angebracht. Ihr Treibstoff ist für mindestens zehn Jahre Betrieb und das halbe Jahr Vorbereitungszeit ausgelegt.
- Zwei Paare Secondary Combustion Augmented Thrusters (SCAT). Sie waren in den Tagen nach dem Start im Einsatz und dienen dem Einschwenken und der regelmäßigen Bahnkorrektur am L2-Punkt. Eines der Triebwerke in jedem Paar ist redundant. Die Triebwerke verwenden Hydrazin (N2H4) und Distickstofftetroxid (N2O4) als Oxidator. Zwei Heliumtanks setzen die Komponenten unter Druck.[60]
- Acht Mono-propellant Rocket Engines (MRE-1) ermöglichen die Lagekontrolle und die Entsättigung der Reaktionsräder: Der Sonnenwind verursacht ein Drehmoment, weil der Schirm asymmetrisch zum Schwerpunkt ist, das durch die Trimmklappen und durch die Reaktionsräder kompensiert wird. Ab einer gewissen Drehzahl muss Treibstoff eingesetzt werden, um die Räder wieder abzubremsen. Diese Triebwerke verwenden nur Hydrazin als Treibstoff.[60]
Die präzise Flugbahn der Sonde zum Zielgebiet sparte einen großen Teil des Treibstoffs, der nun für Kurskorrekturen in der Umlaufbahn um den Lagrange-Punkt zur Verfügung steht; die Funktionsdauer des Teleskops verdoppelt sich damit auf voraussichtlich 20 Jahre.[61] Es gibt eine Vorrichtung zum Betanken des Teleskops vor dem Start. Diese Vorrichtung könnte mit einer Robotermission zum Nachfüllen der Treibstoffvorräte genutzt werden, es ist aber bisher keine solche Mission geplant.[62]
Wärmeregulierung
Die Versorgungseinheit mit dem Bordcomputer befindet sich auf der heißen Seite und wird bei einer Temperatur von ungefähr 300 K oder 27 °C betrieben. Zur Wärmeabführung gibt es Radiatoren. Der Hauptspiegel und die übrigen Spiegel sind gegen Wärmestrahlung abgeschirmt und passiv gekühlt. Die Instrumente der Nutzlast sind gegenüber der Versorgungseinheit thermisch isoliert und haben eine zusätzliche Kühlung und eigene Radiatoren auf der Rückseite des Hauptspiegels.
Sonnenschild
Der ca. 21 × 14 m[63] große Sonnenschild hat die Aufgabe, Infrarot- bzw. Wärmestrahlung vom Teleskop und den Instrumenten fernzuhalten. Der Mehrlagen-Strahlungsschild besteht aus fünf Lagen Kapton (Markenname für ein Polyimid), das zusätzlich mit Aluminium beschichtet ist. Die beiden äußersten Lagen sind zusätzlich mit dotiertem Silizium beschichtet, das besonders gut Wärme abstrahlt; das gibt den Folien einen rosa Schimmer. Die Dotierung erhöht die elektrische Leitfähigkeit und vermindert damit die statische Aufladung durch geladene Partikel. Die erste Lage zeigt in Richtung Sonne und ist 50 μm stark, die übrigen vier Lagen nur 25 μm. Die Aluminiumschicht ist 100 Nanometer dick, die Siliziumschicht 50 Nanometer.[64] Kleine verstärkte Löcher an unterschiedlichen Stellen sorgten dafür, dass die Luft zwischen den Lagen während der Startphase gleichmäßig entweichen konnte. Ein komplizierter Mechanismus sicherte die Folien während des Starts und sorgte für die korrekte Entfaltung auf dem Weg zum Ziel. Nach dem Entfalten besteht zwischen den Lagen ungefähr ein Abstand von 40 cm.
Die fünf Lagen Kaptonfolie schirmen das Teleskop nicht nur gegen Strahlung von Sonne und Erde ab, sondern auch von der Wärme der Versorgungseinheit, deren Elektronik eine gewisse Mindesttemperatur haben muss, um zuverlässig zu arbeiten. Die Temperaturdifferenz zwischen der sonnenzugewandten Seite mit ca. 358 K (85 °C) und der sonnenabgewandten Seite mit ca. 40 K (−233 °C) beträgt über 300 K.[65] Im mehrlagigen Design ist berücksichtigt, dass der Schild von Partikeln durchschlagen werden und Folien an einzelnen Stellen einreißen könnten. Trotzdem geht die Funktionalität nicht verloren; spezielle Verstärkungen verhindern, dass sich längere Risse bilden.
Optik
Das JWST ist als Korsch-Teleskop (TMA – Three-Mirror-Anastigmat) aufgebaut. Die effektive Brennweite beträgt 131,4 Meter.[4]
Der Hauptspiegel hat einen Durchmesser von 6,5 Meter und besteht aus 18 sechseckigen Segmenten, die sich erst im All entfalteten. Die 18 Segmente sind in drei verschiedene Typen (A, B und C) unterteilt, von denen jeweils sechs äquidistant zur zentralen, optischen Achse innerhalb der Gesamtanordnung arrangiert sind. Der Vorteil dieser Konstruktionsweise besteht darin, dass neben der Zwischenraum-freien Anordnung der Sechsecke, lediglich 3 verschiedene Segmenttypen berechnet und gefertigt werden müssen.[66] Die berechnete Flächenfunktion der Segmenttypen entspricht dabei annähernd einem Teilausschnitt eines elliptischen Paraboloids mit einem Krümmungsradius von 15,88 m bei 30 K.[67]
Die Spiegel bestehen aus gesintertem Beryllium-Pulver (Typ O-30, R ≥ 99 %), das hauptsächlich wegen seiner geringen Dichte, seiner hohen Festigkeit und seines unterhalb 100 K niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten (Wärmeausdehnung < 1 % bei −252,8 °C) gewählt wurde.[4][68][69] Sie zeichnen sich weiterhin durch eine Leichtbauweise aus, bei der als dreieckige Prismen ausgefräste Hohlräume von lediglich 1 mm starken Trennwänden begrenzt werden.[66] Die Spiegel sind so konstruiert, dass sie dem Einschlag von Mikrometeoroiden standhalten können, ohne dass sich dadurch die optischen Eigenschaften merklich verschlechtern. Das Flächengewicht der Berylliumplatten beträgt 10,3 kg/m², einschließlich der Spiegelmontierung 15,6 kg/m². Jedes Segment hat einen Inkreisdurchmesser von 1,3 Metern, bei einer Masse von 20 Kilogramm. Der komplexe Schleif- und Polierprozess der Spiegelflächen wurde bis zu einer Oberflächengenauigkeit von Rq ≤ 20 nm von Tinsley Labs in Richmond realisiert.[67] Zusammenbau und Testung des Hauptspiegels wurden von Ball Aerospace in Boulder (Colorado) durchgeführt.[70] Die Primär-, Sekundär- und Tertiärspiegel wurden in einer Vakuumkammer mit einer 100 nm starken Schicht Gold bei Quantum Coating in Moorestown bedampft, das auch im Infrarotbereich sehr gut reflektiert. Nach der Goldschicht wurde noch eine dünne Glasschicht aus Siliziumdioxid aufgedampft, die die weiche Goldoberfläche vor Kratzern und Partikeln beschützt.[66]
Die einzelnen Segmente können im Weltall mit 2 verschiedenen Aktuatorsystemen (Hexapod und RoC-Aktuator) genau ausgerichtet werden. Letzteres hat die Aufgabe kleinste Abweichungen von der idealen Krümmung eines jeden Spiegelsegments zu korrigieren und damit auch die ideale Krümmung des kompletten Hauptspiegels.[70]
Die Verformung der Spiegelsegmente bei der Abkühlung wurde bei ihrer Herstellung berücksichtigt; außerdem befindet sich in der Mitte eines jeden Segments ein siebter Aktuator, der die Krümmung noch genauer anpassen kann. Im Endzustand bilden alle Spiegelflächen eine gemeinsame Wellenfront, dafür müssen die Spiegel bis auf eine Toleranz von weniger als einer Wellenlänge ausgerichtet werden.[34]
Der konvexe Fangspiegel (Sekundärspiegel) lässt sich in sechs Freiheitsgraden ausrichten und ist an einer faltbaren Haltestruktur angebracht. Über den unbeweglichen Tertiärspiegel und einen Feinausrichtungsspiegel wird das Licht auf die Instrumente in der Bildebene geleitet. Der Feinausrichtungsspiegel dient zusätzlich zur Bildstabilisierung und kompensiert die Vibrationen, die von den Reaktionsrädern verursacht werden.
- Vergleich der Primärspiegel des Hubble-Teleskops und des James-Webb-Weltraumteleskops
- 6 Teile à 3 Spiegeltypen bilden den Hauptspiegel mit 18 Spiegelsegmenten
- Strahlengang des JWST
- Komplett montiertes Primärspiegelmodul mit ausgefahrenem Sekundärspiegel
Instrumente
Die Instrumente für die wissenschaftlichen Beobachtungen befinden sich im Integrated Science Instrument Module (ISIM) hinter dem Primärspiegel. Sie verfügen jeweils über mehr als hundert verschiedene Einstellungsmöglichkeiten bzw. Beobachtungsmodi.[71]
- NIRCam (Near Infrared Camera) (Nahinfrarotspektroskopie) ist ein Projekt der NASA und erkennt Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge zwischen 0,6 und 5 µm (nahes Infrarot) mittels Quecksilber-Cadmium-Tellurid-Sensoren. Es fängt das Licht von frühen, nach dem Urknall entstandenen Sternen und Galaxien ein, um diese näher zu untersuchen.[5] Das Sichtfeld der Kamera besteht aus zwei Quadraten von jeweils 2,3′ × 2,3′ (Bogenminuten), wovon eines Strahlung mit einer Wellenlänge kleiner und das andere größer als 2,5 µm misst. Die Winkelauflösung beträgt 0,034″ bzw. 0,068″ (Bogensekunden). NIRCam wird passiv gekühlt bei einer Temperatur von weniger als 50 Kelvin betrieben. Das Instrument wurde von der University of Arizona unter der Leitung von Marcia J. Rieke bereitgestellt[72] und von Teledyne Imaging Sensors in Kalifornien hergestellt[73]
- MIRI (Mid Infrared Instrument) beobachtet Objekte im mittleren Infrarotbereich[5] (Wellenlängen zwischen 5 und 28,3 µm). Es besteht aus einer Kamera mit drei identischen 1024 × 1024-Pixel-Detektoren und einem Spektrografen für spektroskopische Analyse. Die Winkelauflösung der Kamera beträgt ca. 0,19″. MIRI wird aktiv mit einem speziell entwickelten, zweistufigen Kühler (Helium als Kältemittel in 2 Kreisläufen[74]) auf eine Temperatur unter 7 Kelvin gekühlt. MIRI basiert auf einer Zusammenarbeit von ESA mit einem Konsortium aus staatlich geförderten europäischen Instituten, dem Jet Propulsion Laboratory und dem Goddard Space Flight Center der NASA. Die Nutzung des MIRI ist aufgeteilt auf 50 % ESA und 50 % NASA.
- NIRSpec (Near Infrared Spectrograph) ist ein Spektrograf für den Wellenlängenbereich von 0,6 bis 5 µm. Es kann Spektren von 200 Objekten gleichzeitig aufnehmen und ist, genauso wie MIRI, in der Lage, spektroskopisches Mapping durchzuführen. Mit NIRISS teilt sie sich die Fähigkeit, Masse, Temperatur und chemische Zusammensetzung von Objekten zu erfassen.[5] Entwickelt und gefertigt wurde er im Auftrag der ESA von Astrium, das wiederum die Carl Zeiss Optronics GmbH dafür beauftragte.[75]
- FGS-NIRISS (Fine Guidance System/Near-InfraRed Imager and Slitless Spectrograph). NIRISS ist ein spaltloser Spektrograph mit weitem Gesichtsfeld (2,2′× 2,2′) für den Wellenbereich 1,0 µm – 2,5 µm. Das Instrument hat einen Beobachtungsmodus, der zur Spektroskopie von Exoplaneten (Erfassung von Molekülen in Atmosphären[5]) optimiert ist. Es misst Masse, Temperatur und chemische Zusammensetzung von Objekten.[5] Das Fine Guidance System dient der präzisen Ausrichtung der Instrumente und wurde in Kanada entwickelt. Das Projekt wird von der Canadian Space Agency (CSA) geleitet. Weitere Beteiligte sind das Herzberg Institute of Astrophysics, das National Research Council of Canada und die Universität Montreal.
NIRCam und MIRI verfügen über Filterräder mit etlichen Filtern sowie sternlichtblockierenden Koronografen zur Beobachtung schwach leuchtender Ziele, wie extrasolarer Planeten und zirkumstellarer Scheiben, in unmittelbarer Nähe greller Sterne.[76]
Die Instrumente des Teleskops übertreffen nahezu in allen Bereichen die Design-Spezifikationen, teilweise sogar sehr deutlich.[77]
Sonstiges
Am 18. Februar 2022 wurde das James-Webb-Weltraumteleskop aus 1,02 Millionen Kilometer Entfernung von der Raumsonde Gaia fotografiert, als es den Lagrangepunkt L2 erreicht hatte.[78][79]
Namensgebung
Das Teleskop ist nach dem früheren NASA-Administrator James Edwin Webb benannt. Die Namensgebung ist umstritten, da Webb als Manager und nicht als Wissenschaftler tätig war. Er hatte außerdem in seiner Funktion während der McCarthy-Ära Mitarbeiter auf Grund ihrer homosexuellen Orientierung entlassen.[80][81][82]
Galerie
- Modell der NIRSpec (NIR-Spektroskopie)
- Zusammengefaltetes Teleskop
- Reflektorbauteile bei einem kryotechnischen Test im Marshall Space Flight Center
- Montierter Primärspiegel im Goddard Space Flight Center mit eingeklapptem Sekundärspiegel
- Entladen des Spezialtransporters vom Schiff
- ISIM-Modul (in dem sich die für Forschung wichtigen Instrumente befinden) bei einer Schwerkraft-Testung
- Einzelner Spiegel/Optik
- FGS-NIRISS-Instrument
- Test der NIRCam. Im Bild sind Kollimationslinsen zu erkennen
- Größenvergleich JWST und Hubble (Animation)
- Vergleich von Details einer Nahinfrarotaufnahme des JWST 2022 (links) und einer sichtbares Licht abbildenden Hubble-Aufnahme veröffentlicht 2008 (rechts).
- Die Säulen der Schöpfung. Animierter Vergleich von zwei Bildern des Hubble-Weltraumteleskops (HST) im sichtbaren mit einem Bild des James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) im nahinfraroten Bereich.
- Schema des JWST (mit Blindtext-Beschriftungen)
Dokumentation
- Das James-Webb-Teleskop. Ein neues Zeitalter der Entdeckungen (Originaltitel: Ultimate Space Telescope.) Regie: Terri Randall. USA 2022, ARTE F, 53 Minuten, deutsche Synchronfassung arte 2022.
Siehe auch
Weblinks
- Website (webbtelescope.org) (englisch)
- JWST-Seite der NASA (englisch) News-Blog der NASA zu JWST (englisch)
- JWST-Seite der ESA (englisch)
- JWST-Seite des STScI (englisch)
- JWST-Seite der CSA/ASC (englisch)
Einzelnachweise
- ↑ LIFTOFF! NASA’S WEBB SPACE TELESCOPE ON ITS WAY TO L2: „JWST is operated by the Space Telescope Science Institute“
- ↑ Primary Mirror Size Comparison Between Webb and Hubble. nasa.gov, 14. Januar 2020, abgerufen am 2. Januar 2022.
- ↑ James Webb Space Telescope Facts. Abgerufen am 8. Dezember 2021
- ↑ a b c d e f g The James Webb Space Telescope. NASA, abgerufen am 13. Mai 2012 (englisch).
- ↑ a b c d e f g h i j k l m Pressemappe der ESA zum James-Webb-Weltraumteleskop
- ↑ NASA Says Webb’s Excess Fuel Likely to Extend its Lifetime Expectations – James Webb Space Telescope. Abgerufen am 5. Januar 2022 (amerikanisches Englisch).
- ↑ About TESS. Abgerufen am 12. August 2023 (amerikanisches Englisch).
- ↑ ABOUT JWST. In: jwst.nasa.gov. Abgerufen am 27. April 2010.
- ↑ a b c European agreement on James Webb Space Telescope’s Mid-Infrared Instrument (MIRI) signed. Abgerufen am 3. Oktober 2020 (englisch).
- ↑ ESA Science & Technology: Europe’s Contributions to the JWST Mission
- ↑ cris: 8,7 Milliarden Dollar In: Süddeutsche Zeitung. München 24. August 2011, S. 16.
- ↑ Dirk Lorenzen: James Webb vorerst gerettet. In: deutschlandfunk.de. 27. April 2012, abgerufen am 20. November 2022.
- ↑ Martin Holland: Hubble-Nachfolger: NASA beginnt Endfertigung des James-Webb-Weltraumteleskops. heise.de, 30. November 2015, abgerufen am 29. November 2016.
- ↑ NASA's James Webb Space Telescope Primary Mirror Fully Assembled. NASA, 4. Februar 2016, abgerufen am 11. Februar 2016 (englisch).
- ↑ NASA Completes Webb Telescope Center of Curvature Pre-test. NASA, 2. November 2016, abgerufen am 29. November 2016.
- ↑ NASA’s James Webb Space Telescope to be Launched Spring 2019. NASA, 28. September 2017, abgerufen am 1. Oktober 2017.
- ↑ Jeff Foust: NASA delays JWST launch to 2020. In: Spacenews. 27. März 2018, abgerufen am 9. Mai 2018.
- ↑ Stephen Clark: JWST beset by another problem as Northrop Grumman revamps training. 8. Mai 2018, abgerufen am 9. Mai 2018.
- ↑ a b Johann Grolle, Christoph Seidler: (S+) »James Webb«-Teleskop: »So etwas kann man nur einmal in einer Generation machen«. In: Der Spiegel. 23. Dezember 2021, ISSN 2195-1349 (spiegel.de [abgerufen am 24. Dezember 2021]).
- ↑ NASA Completes Webb Telescope Review, Commits to Launch in Early 2021. 27. Juni 2018, abgerufen am 28. Juni 2018.
- ↑ Sarah Loff: James Webb Space Telescope Launch Update. 21. Dezember 2021, abgerufen am 21. Dezember 2021.
- ↑ »Hubble«-Nachfolger Weltraumteleskop »James Webb«: Ein Klappspiegel im Weltall. In: Der Spiegel. 21. Dezember 2021, ISSN 2195-1349 (spiegel.de [abgerufen am 21. Dezember 2021]).
- ↑ Stephen Clark: NASA delays launch of Webb telescope to no earlier than Dec. 24 – Spaceflight Now. Abgerufen am 18. Dezember 2021 (amerikanisches Englisch).
- ↑ a b Dirk Asendorpf: Das 10-Milliarden-Dollar-Experiment auf www.zeit.de, 1. Juni 2021, Print 2. Juni 2021, editiert 6. Juni 2021. Kostenpflichtig.
- ↑ ESA Science & Technology – Policy for Missions of Opportunity in the ESA Science Directorate. Abgerufen am 18. Januar 2022.
- ↑ Canadian Space Agency „Eyes“ Hubble's Successor: Canada Delivers its Contribution to the World's Most Powerful Space Telescope ( vom 12. April 2013 im Internet Archive), Canadian Space Agency, 30. Juli 2012
- ↑ a b Christoph Seidler: »James Webb«: Könnten Piraten das teuerste Observatorium aller Zeiten stehlen? In: Der Spiegel. 2. Oktober 2021 (spiegel.de [abgerufen am 2. Oktober 2021]).
- ↑ ESA welcomes Webb in French Guiana for launch on Ariane 5. Abgerufen am 13. Oktober 2021 (englisch).
- ↑ Etage Supérieur Cryotechnique Type A, siehe Ariane 5#Ariane 5 ECA
- ↑ «James Webb Space Telescope» (JWST) startet in den Weltraum | WELT LIVE DABEI. (Video-Position 1:44:38). In: Youtube. Welt, 15. Dezember 2021, abgerufen am 30. Dezember 2021 (englisch).
- ↑ a b c d e Thaddeus Cesari: The Road to Launch and Beyond for NASA’s James Webb Space Telescope. 2. November 2021, abgerufen am 21. Dezember 2021.
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- ↑ The Infrared Universe Unfolds
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- ↑ Johann Grolle, Christoph Seidler: (S+) James-Webb-Teleskop: »Es geht darum, Hinweise auf Leben zu finden«. In: Der Spiegel. 31. Dezember 2021, ISSN 2195-1349 (spiegel.de [abgerufen am 1. Januar 2022]).
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- ↑ Ulrich Bastian: Gaia sieht James Webb – Kleine Spielchen mit großen Observatorien; In: Sterne und Weltraum, Ausgabe 6/2022, Seite 28–33.
- ↑ Gaia snaps photo of Webb at L2. Abgerufen am 11. Juli 2022 (englisch).
- ↑ Jörg Römer: Warum Astronomen das James-Webb-Weltraumteleskop umbenennen wollen. In: Spiegel Online. 21. Oktober 2021, abgerufen am 9. April 2022.
- ↑ Alexandra Witze: NASA won’t rename James Webb telescope — and astronomers are angry. In: Nature 598, 249 (2021). 2021, doi:10.1038/d41586-021-02678-1.
- ↑ Andreas Wilkens: James Webb Space Telescope soll Mitte Dezember starten. In: heise online. 8. September 2021, abgerufen am 9. September 2021.
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A rare view of the James Webb Space Telescope face-on, from the NASA Goddard cleanroom observation window.
Autor/Urheber:
Canadian Space Agency
, Lizenz: LogoLogo der Canadian Space Agency
Autor/Urheber: Chris Gunn , Lizenz: CC BY 2.0
The primary mirror of NASA's James Webb Space Telescope consisting of 18 hexagonal mirrors looks like a giant puzzle piece standing in the massive clean room of NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. Appropriately, combined with the rest of the observatory, the mirrors will help piece together puzzles scientists have been trying to solve throughout the cosmos.
Webb's primary mirror will collect light for the observatory in the scientific quest to better understand our solar system and beyond. Using these mirrors and Webb's infrared vision scientists will peer back over 13.5 billion years to see the first stars and galaxies forming out of the darkness of the early universe. Unprecedented infrared sensitivity will help astronomers to compare the faintest, earliest galaxies to today's grand spirals and ellipticals, helping us to understand how galaxies assemble over billions of years. Webb will see behind cosmic dust clouds to see where stars and planetary systems are being born. It will also help reveal information about atmospheres of planets outside our solar system, and perhaps even find signs of the building blocks of life elsewhere in the universe.
The Webb telescope was mounted upright after a "center of curvature" test conducted at Goddard. This initial center of curvature test ensures the integrity and accuracy, and test will be repeated later to verify those same properties after the structure undergoes launch environment testing. In the photo, two technicians stand before the giant primary mirror.
For information on the Webb's Center of Curvature test, visit: go.nasa.gov/2fidD9S
NASA Goddard Space Flight Center enables NASA’s mission through four scientific endeavors: Earth Science, Heliophysics, Solar System Exploration, and Astrophysics. Goddard plays a leading role in NASA’s accomplishments by contributing compelling scientific knowledge to advance the Agency’s mission.Autor/Urheber: Phoenix7777, Lizenz: CC BY-SA 4.0
Animation of James Webb Space Telescope trajectory - Polar view
▇ James Webb Space Telescope · ▇ Earth · ▇ L2 point
James Webb Space Telescope Deployment Sequence (Nominal)
An enormous mosaic of Stephan’s Quintet is the largest image to date from NASA’s James Webb Space Telescope, covering about one-fifth of the Moon’s diameter. It contains over 150 million pixels and is constructed from almost 1,000 separate image files. The visual grouping of five galaxies was captured by Webb’s Near-Infrared Camera (NIRCam) and Mid-Infrared Instrument (MIRI).
With its powerful, infrared vision and extremely high spatial resolution, Webb shows never-before-seen details in this galaxy group. Sparkling clusters of millions of young stars and starburst regions of fresh star birth grace the image. Sweeping tails of gas, dust and stars are being pulled from several of the galaxies due to gravitational interactions. Most dramatically, Webb’s MIRI instrument captures huge shock waves as one of the galaxies, NGC 7318B, smashes through the cluster. These regions surrounding the central pair of galaxies are shown in the colors red and gold.
This composite NIRCam-MIRI image uses two of the three MIRI filters to best show and differentiate the hot dust and structure within the galaxy. MIRI sees a distinct difference in color between the dust in the galaxies versus the shock waves between the interacting galaxies. The image processing specialists at the Space Telescope Science Institute in Baltimore opted to highlight that difference by giving MIRI data the distinct yellow and orange colors, in contrast to the blue and white colors assigned to stars at NIRCam’s wavelengths.
Together, the five galaxies of Stephan’s Quintet are also known as the Hickson Compact Group 92 (HCG 92). Although called a “quintet,” only four of the galaxies are truly close together and caught up in a cosmic dance. The fifth and leftmost galaxy, called NGC 7320, is well in the foreground compared with the other four. NGC 7320 resides 40 million light-years from Earth, while the other four galaxies (NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B, and NGC 7319) are about 290 million light-years away. This is still fairly close in cosmic terms, compared with more distant galaxies billions of light-years away. Studying these relatively nearby galaxies helps scientists better understand structures seen in a much more distant universe.
This proximity provides astronomers a ringside seat for witnessing the merging of and interactions between galaxies that are so crucial to all of galaxy evolution. Rarely do scientists see in so much exquisite detail how interacting galaxies trigger star formation in each other, and how the gas in these galaxies is being disturbed. Stephan’s Quintet is a fantastic “laboratory” for studying these processes fundamental to all galaxies.
Tight groups like this may have been more common in the early universe when their superheated, infalling material may have fueled very energetic black holes called quasars. Even today, the topmost galaxy in the group – NGC 7319 – harbors an active galactic nucleus, a supermassive black hole that is actively accreting material.
In NGC 7320, the leftmost and closest galaxy in the visual grouping, NIRCam was remarkably able to resolve individual stars and even the galaxy’s bright core. Old, dying stars that are producing dust clearly stand out as red points with NIRCam.
The new information from Webb provides invaluable insights into how galactic interactions may have driven galaxy evolution in the early universe.
As a bonus, NIRCam and MIRI revealed a vast sea of many thousands of distant background galaxies reminiscent of Hubble’s Deep Fields.After a 5,800-mile move, the James Webb Space Telescope has unpacked and settled into its temporary home... The James Webb Space Telescope has safely made it inside the cleanroom at its launch site at Guiana Space Center, in French Guiana! After its arrival, Webb was carefully lifted from its packing container and then raised vertical. This is the same configuration Webb will be in when it is inside its launch vehicle, the Ariane 5 rocket.
Image credit: NASA/Chris GunnAutor/Urheber: James Webb Space Telescope, Lizenz: CC BY 2.0
These blueprints of the James Webb Space Telescope were created as a prop for a video series, but since it was requested, we are offering them as a download! (Note the various placeholder texts in Gibberish-Latin!) Credit: NASA
Autor/Urheber: Mrmw, Lizenz: CC0
Vergleich der Primärspiegel des Hubble-Teleskops und des James Webb Space Telescopes
ISIM suddivision: instruments, command and data handler, cryogenic control
Engineering images of sharply focused stars in the field of view of each instrument demonstrate that the telescope is fully aligned and in focus. For this test, Webb pointed at part of the Large Magellanic Cloud, a small satellite galaxy of the Milky Way, providing a dense field of hundreds of thousands of stars across all the observatory’s sensors. The sizes and positions of the images shown here depict the relative arrangement of each of Webb’s instruments in the telescope’s focal plane, each pointing at a slightly offset part of the sky relative to one another. Webb’s three imaging instruments are NIRCam (images shown here at a wavelength of 2 microns), NIRISS (image shown here at 1.5 microns), and MIRI (shown at 7.7 microns, a longer wavelength revealing emission from interstellar clouds as well as starlight). NIRSpec is a spectrograph rather than imager but can take images, such as the 1.1 micron image shown here, for calibrations and target acquisition. The dark regions visible in parts of the NIRSpec data are due to structures of its microshutter array, which has several hundred thousand controllable shutters that can be opened or shut to select which light is sent into the spectrograph. Lastly, Webb’s Fine Guidance Sensor tracks guide stars to point the observatory accurately and precisely; its two sensors are not generally used for scientific imaging but can take calibration images such as those shown here. This image data is used not just to assess image sharpness but also to precisely measure and calibrate subtle image distortions and alignments between sensors as part of Webb’s overall instrument calibration process.
The James Webb Space Telescope's ISIM structure recently endured a "gravity sag test" as it was rotated in what looked like giant cube in a NASA clean room.
The Integrated Science Instrument Module (ISIM) that will fly on the Webb telescope was rotated upside down inside a cube-like structure in the cleanroom at NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. The purpose of "cubing" the ISIM was to test it for "gravity sag," which is to see how much the structure changes under its own weight due to gravity.
The Integrated Science Instrument Module (ISIM) is one of three major elements that comprise the Webb Observatory flight system. The others are the Optical Telescope Element (OTE) and the Spacecraft Element (Spacecraft Bus and Sunshield). Read more: 1.usa.gov/1ze7u2l
Credit: NASA/Goddard/Chris Gunn
NASA image use policy. NASA Goddard Space Flight Center enables NASA’s mission through four scientific endeavors: Earth Science, Heliophysics, Solar System Exploration, and Astrophysics. Goddard plays a leading role in NASA’s accomplishments by contributing compelling scientific knowledge to advance the Agency’s mission. Follow us on Twitter Like us on Facebook
Find us on InstagramThis is a comparison of the Large Magellanic Cloud with different telescopes
Autor/Urheber: Phoenix7777, Lizenz: CC BY-SA 4.0
Animation of James Webb Space Telescope trajectory - Equatorial view
▇ James Webb Space Telescope · ▇ Earth · ▇ L2 point
Vergleich von Details zweier Detailbilder von NGC 3324. Die linke Aufnahme ist vom James-Webb-Weltraumteleskop Near Infared Camera im Jahr 2022 mit Farben für eine leicht mittlere Infrarot-, vier nahe Infrarot- und eine leicht sichtbare Wellenlänge, die rechte Aufnahme ist vom Hubble-Weltraumteleskop Advanced Camera für Surveys und Wide Field und Planetary Camera 2 in den Jahren 2006 und 2008 mit Farben für drei sichtbare Wellenlängen.
NIRCam Engineering Test Unit The NIRCam Engineering Test Unit has passed its testing at Lockheed and is being readied for shipment to Goddard.
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Im Bild des James-Webb-Weltraumteleskops von Stephans Quintett sehen wir 5 Galaxien, von denen 4 interagieren. (Die linke Galaxie ist tatsächlich im Vordergrund!) Diese kollidierenden Galaxien ziehen und strecken sich gegenseitig in einem Gravitationstanz. Das James-Webb-Weltraumteleskop wird unser Wissen über Sternentstehung und Gaswechselwirkungen revolutionieren innerhalb von: nasa.gov/webbfirstimages/
Hier ist Stephans Quintett, aufgenommen von Webbs MIRI-Instrument. Im mittleren Infrarot dringt Webb durch Staub und gibt neue Einblicke, wie Wechselwirkungen wie diese die Galaxienentwicklung im frühen Universum vorangetrieben haben könnten.
Dieses Bild enthält einen MIRI-Filter mehr als im zusammengesetzten NIRCam-MIRI-Bild verwendet wurde. Die Bildverarbeitungsspezialisten des Space Telescope Science Institute in Baltimore entschieden sich für alle drei MIRI-Filter und die Farben Rot, Grün und Blau, um die Galaxienmerkmale und die Schockwellen zwischen den Galaxien am deutlichsten voneinander zu unterscheiden. In diesem Bild kennzeichnet Rot staubige, Sternentstehungsregionen sowie extrem entfernte, frühe Galaxien und Galaxien, die in dicken Staub gehüllt sind. Blaue Punktquellen zeigen Sterne oder Sternhaufen ohne Staub. Diffuse blaue Bereiche weisen auf Staub hin, der eine beträchtliche Menge an großen Kohlenwasserstoffmolekülen enthält. Bei kleinen Hintergrundgalaxien, die über das Bild verstreut sind, stellen die grünen und gelben Farben weiter entfernte, frühere Galaxien dar, die ebenfalls reich an diesen Kohlenwasserstoffen sind.While the purpose of this image was to focus on the bright star at the center for alignment evaluation, Webb's optics and NIRCam are so sensitive that the galaxies and stars seen in the background show up. At this stage of Webb’s mirror alignment, known as “fine phasing,” each of the primary mirror segments have been adjusted to produce one unified image of the same star using only the NIRCam instrument. This image of the star, which is called 2MASS J17554042+6551277, uses a red filter to optimize visual contrast.
This side-by-side comparison shows observations of the Southern Ring Nebula in near-infrared light (L) and mid-infrared light (R), from NASA’s Webb Telescope. The central star has a white dwarf orbiting it to the lower left.
In the Near-Infrared Camera (NIRCam) image, the white dwarf is partially hidden by a diffraction spike. The same star appears – but brighter, larger, and redder – in the Mid-Infrared Instrument (MIRI) image. The images look very different because NIRCam and MIRI collect different wavelengths of light. NIRCam delivers higher-resolution images, while MIRI goes farther into the infrared and can see gleaming dust around the stars.
The white dwarf is cloaked in thick layers of dust, which make it appear larger. The brighter star in both images hasn’t yet shed its layers. It closely orbits the dimmer white dwarf, helping to distribute what it’s ejected. Over thousands of years and before it became a white dwarf, the star periodically ejected mass – the visible shells of material. Stellar material was sent in all directions – like a rotating sprinkler – and provided the ingredients for this asymmetrical landscape.
Today, the white dwarf is heating up the gas in the inner regions – which appear blue at left and red at right. Both stars are lighting up the outer regions, shown in orange and blue, respectively. In the circular region at the center of both images is a wobbly, asymmetrical belt of material. This is where two “bowls” that make up the nebula meet. (In this view, the nebula is at a 40-degree angle.) This belt is easier to spot in the MIRI image, as a yellowish circle, but is also visible in the NIRCam image. The light that travels through the orange dust in the NIRCam image – which look like spotlights – disappear at longer infrared wavelengths in the MIRI image.
In near-infrared light, stars have more prominent diffraction spikes because they are so bright at these wavelengths. In mid-infrared light, diffraction spikes also appear around stars, but they are fainter and smaller (zoom in to spot them).Initial imaging of the star HD 84406 by James Webb Space Telescope, after initial alignment, released by NASA on 2022-02-11. At this point, the 18 primary mirror segments are only roughly aligned, so far, and not yet focused. So the image shows 18 blurred copies of the same star. During the following 3 months, the mirrors will be aligned fully, to focus and synchronize their separate images into one complete image.
(c) Arianespace, ESA, NASA, Canadian Space Agency, CNES, CC BY 2.0
James Webb Space Telescope (JWST) as seen from the ESC-D Cryotechnic upper stage shortly after separation, approximately 29 minutes after launch. Part of the Earth with the Gulf of Aden can be seen in the background. Screenshot obtained from the NASA's livestream of the launch event on youtube: https://www.youtube.com/watch?v=7nT7JGZMbtM&t=6637s
The spacecraft bus provides the necessary support functions for the operation of the Webb Observatory. At left is a top view of the bus.
Primary Mirror Size Comparison Between Webb and Hubble
Image Stacking
To put all of the light in a single place, each segment image must be stacked on top of one another. In the Image Stacking step, we move the individual segment images so that they fall precisely at the center of the field to produce one unified image. This process prepares the telescope for Coarse Phasing.
The stacking is performed sequentially in three groups (A-segments, B-segments, and C-segments).James Webb Space Telescope Decal
Logotype of the European Space Agency (ESA). Intended for use at small sizes only, but the official, more detailed one seems eligible for copyright.
Autor/Urheber: Astrium GmbH, Lizenz: CC BY-SA 3.0
NIRSpec without Optical Assembly Cover
(c) NASA, ESA, CSA, STScI, and the Webb ERO Production Team, CC BY 4.0
A transmission spectrum made from a single observation using Webb’s Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) reveals atmospheric characteristics of the hot gas giant exoplanet WASP-96 b.A transmission spectrum is made by comparing starlight filtered through a planet’s atmosphere as it moves across the star, to the unfiltered starlight detected when the planet is beside the star. Each of the 141 data points (white circles) on this graph represents the amount of a specific wavelength of light that is blocked by the planet and absorbed by its atmosphere.In this observation, the wavelengths detected by NIRISS range from 0.6 microns (red) to 2.8 microns (in the near-infrared). The amount of starlight blocked ranges from about 13,600 parts per million (1.36 percent) to 14,700 parts per million (1.47 percent).Researchers are able to detect and measure the abundances of key gases in a planet’s atmosphere based on the absorption pattern—the locations and heights of peaks on the graph: each gas has a characteristic set of wavelengths that it absorbs. The temperature of the atmosphere can be calculated based in part on the height of the peaks: a hotter planet has taller peaks. Other characteristics, like the presence of haze and clouds, can be inferred based on the overall shape of different portions of the spectrum.The gray lines extending above and below each data point are error bars that show the uncertainty of each measurement, or the reasonable range of actual possible values. For a single observation, the error on these measurements is remarkably small.The blue line is a best-fit model that takes into account the data, the known properties of WASP-96 b and its star (e.g., size, mass, temperature), and assumed characteristics of the atmosphere. Researchers can vary the parameters in the model – changing unknown characteristics like cloud height in the atmosphere and abundances of various gases – to get a better fit and further understand what the atmosphere is really like. The difference between the best-fit model shown here and the data simply reflects the additional work to be done in analysing and interpreting the data and the planet.Although full analysis of the spectrum will take additional time, it is possible to draw a number of preliminary conclusions. The labelled peaks in the spectrum indicate the presence of water vapour. The height of the water peaks, which is less than expected based on previous observations, is evidence for the presence of clouds that suppress the water vapor features. The gradual downward slope of the left side of the spectrum (shorter wavelengths) is indicative of possible haze. The height of the peaks along with other characteristics of the spectrum is used to calculate an atmospheric temperature of about 1350°F (725°C). This is the most detailed infrared exoplanet transmission spectrum ever collected, the first transmission spectrum that includes wavelengths longer than 1.6 microns at such high resolution and accuracy, and the first to cover the entire wavelength range from 0.6 microns (visible red light) to 2.8 microns (near-infrared) in a single shot. The speed with which researchers have been able to make confident interpretations of the spectrum is further testament to the quality of the data.The observation was made using NIRISS’s Single-Object Slitless Spectroscopy (SOSS) mode, which involves capturing the spectrum of a single bright object, like the star WASP-96, in a field of view. WASP-96 b is a hot gas giant exoplanet that orbits a Sun-like star roughly 1,150 light years away, in the constellation Phoenix. The planet orbits extremely close to its star (less than 1/20th the distance between Earth and the Sun) and completes one orbit in less than 3½ Earth-days. The planet’s discovery, based on ground-based observations, was announced in 2014. The star, WASP-96, is somewhat older than the Sun, but is about the same size, mass, temperature, and colour.The background illustration of WASP-96 b and its star is based on current understanding of the planet from both NIRISS spectroscopy and previous ground- and space-based observations. Webb has not captured a direct image of the planet or its atmosphere.NIRISS was contributed by the Canadian Space Agency. The instrument was designed and built by Honeywell in collaboration with the Université de Montréal and the National Research Council Canada.For a full array of Webb’s first images and spectra, including downloadable files, please visit: https://esawebb.org/initiatives/webbs-first-images/
Ursprüngliches Bild des Sterns HD 84406 durch das James-Webb-Weltraumteleskop. Erste Phase des Beginns der Ausrichtung abgeschlossen, veröffentlicht von NASA am 18. Februar 2022. Die 18 Segmente des Hauptspiegels sind erst grob ausgerichtet und noch nicht fokussiert. Daher zeigt das Bild noch 18 unscharfe Bilder desselben Sterns in einrm hexagonalen Muster. In den folgenden 3 Monaten sollen die Spiegelsegmente vollständig ausgerichtet werden. Durch Fokussieren und Synchronisieren soll ein einziges, scharfes Bild entstehen.
Icon für eine vertikale Zeitleiste
The James Webb Space Telescope's Engineering Design Unit (EDU) primary mirror segment, coated with gold.
Position des 2. Lagrange-Punktes
- Position des Halo-Orbits des James Webb Space Telescope
- Geplanter Ort des Lissajous-Orbit der Gaia Raumsonde
Technicians in Hangar AO on Cape Canaveral Air Force Station continue preflight checkout and testing of the Ulysses spacecraft. Ulysses is a NASA/European Space Agency project scheduled for launch on Space Shuttle Mission STS-41 this fall.
Illustration of the James Webb Space Telescope, current as of September 2009. Top side.
Vergleich von Bildern des Motivs der "Säulen der Schöpfung".
SMACS 0723-73 (1RXS J072319.7-732735, SMACS J0723.3-7327)
NASA’s James Webb Space Telescope has produced the deepest and sharpest infrared image of the distant universe to date. Known as Webb’s First Deep Field, this image of galaxy cluster SMACS 0723 is overflowing with detail.
Thousands of galaxies – including the faintest objects ever observed in the infrared – have appeared in Webb’s view for the first time. This slice of the vast universe is approximately the size of a grain of sand held at arm’s length by someone on the ground.
This deep field, taken by Webb’s Near-Infrared Camera (NIRCam), is a composite made from images at different wavelengths, totaling 12.5 hours – achieving depths at infrared wavelengths beyond the Hubble Space Telescope’s deepest fields, which took weeks.
The image shows the galaxy cluster SMACS 0723 as it appeared 4.6 billion years ago. The combined mass of this galaxy cluster acts as a gravitational lens, magnifying much more distant galaxies behind it. Webb’s NIRCam has brought those distant galaxies into sharp focus – they have tiny, faint structures that have never been seen before, including star clusters and diffuse features. Researchers will soon begin to learn more about the galaxies’ masses, ages, histories, and compositions, as Webb seeks the earliest galaxies in the universe.
This image is the telescope’s first-full color image released. It was released July 11, 2022 6:21PM (EDT).In this image, the James Webb Space Telescope, all packed in its shipping container, is unloaded from the the MN Colibri. The MN Colibri is the ship that transported Webb from the port in California to the port in French Guiana. The spaceport itself is just a short drive away.
Image credit: NASA/Chris GunnJames Webb Space Telescope orbit as seen from above the Sun's north pole and as seen from Earth's perspective.
The James Webb Space Telescope will not be in orbit around the Earth, like the Hubble Space Telescope is - it will actually orbit the Sun, 1.5 million kilometers (1 million miles) away from the Earth at what is called the second Lagrange point or L2. What is special about this orbit is that it lets the telescope stay in line with the Earth as it moves around the Sun. This allows the satellite's large sunshield to protect the telescope from the light and heat of the Sun and Earth (and Moon).
This animation has no sound and is not to scale.
Individual Credits:
- Michael McClare (KBRwyle): Lead Producer
- Aaron E. Lepsch (ADNET): Technical Support
- Josh Masters (Freelance): Lead Animator
What looks much like craggy mountains on a moonlit evening is actually the edge of a nearby, young, star-forming region NGC 3324 in the Carina Nebula. Captured in infrared light by the Near-Infrared Camera (NIRCam) on NASA’s James Webb Space Telescope, this image reveals previously obscured areas of star birth.
Called the Cosmic Cliffs, the region is actually the edge of a gigantic, gaseous cavity within NGC 3324, roughly 7,600 light-years away. The cavernous area has been carved from the nebula by the intense ultraviolet radiation and stellar winds from extremely massive, hot, young stars located in the center of the bubble, above the area shown in this image. The high-energy radiation from these stars is sculpting the nebula’s wall by slowly eroding it away.
NIRCam – with its crisp resolution and unparalleled sensitivity – unveils hundreds of previously hidden stars, and even numerous background galaxies. Several prominent features in this image are described below.
-- The “steam” that appears to rise from the celestial “mountains” is actually hot, ionized gas and hot dust streaming away from the nebula due to intense, ultraviolet radiation.
-- Dramatic pillars rise above the glowing wall of gas, resisting the blistering ultraviolet radiation from the young stars.
-- Bubbles and cavities are being blown by the intense radiation and stellar winds of newborn stars.
-- Protostellar jets and outflows, which appear in gold, shoot from dust-enshrouded, nascent stars.
-- A “blow-out” erupts at the top-center of the ridge, spewing gas and dust into the interstellar medium.
-- An unusual “arch” appears, looking like a bent-over cylinder.
This period of very early star formation is difficult to capture because, for an individual star, it lasts only about 50,000 to 100,000 years – but Webb’s extreme sensitivity and exquisite spatial resolution have chronicled this rare event.
Located roughly 7,600 light-years away, NGC 3324 was first catalogued by James Dunlop in 1826. Visible from the Southern Hemisphere, it is located at the northwest corner of the Carina Nebula (NGC 3372), which resides in the constellation Carina. The Carina Nebula is home to the Keyhole Nebula and the active, unstable supergiant star called Eta Carinae.
NIRCam was built by a team at the University of Arizona and Lockheed Martin’s Advanced Technology Center.Illustration of the James Webb Space Telescope, current as of September 2009. Bottom side.
JWST FGS ETU picture
NASA: The Sunshield on NASA's James Webb Space Telescope is the largest part of the observatory—five layers of thin membrane that must unfurl reliably in space to precise tolerances. Last week, for the first time, engineers stacked and unfurled a full-sized test unit of the Sunshield and it worked perfectly.
The Sunshield is about the length of a tennis court, and will be folded up like an umbrella around the Webb telescope’s mirrors and instruments during launch. Once it reaches its orbit, the Webb telescope will receive a command from Earth to unfold, and separate the Sunshield's five layers into their precisely stacked arrangement with its kite-like shape.
The Sunshield test unit was stacked and expanded at a cleanroom in the Northrop Grumman facility in Redondo Beach, California.Caption: During cryogenic testing, the mirrors will be subjected to temperatures dipping to 24 Kelvins, permitting engineers to measure in extreme detail how the shape of each mirror changes as it cools. More information: Click here
3 различных способа установки зеркал телескопа JWST
NASA’s James Webb Space Telescope is a true technological marvel. The largest and most complex space telescope ever built, Webb will be able to gather light that has been traveling for 13.5 billion years, almost since the beginning of the universe. In effect, Webb is a time machine, allowing us to peer at the first galaxies to form after the Big Bang. Because it gathers infrared light, it will see right through the giant clouds of dust that block the view of most other telescopes. Webb will be 100 times more powerful than the Hubble Space Telescope. Most notably, once it unfolds its 21-foot-wide (6.5-meter-wide) set of segmented mirrors, Webb will be powerful enough to search for water vapor in the atmospheres of planets orbiting other stars. It will open a new window on these exoplanets, observing them in wavelengths of light at which they have never been seen before and helping us gain new insights about their nature. Webb will help us understand how galaxies evolve over billions of years into grand spirals, like our own Milky Way, search for signs of habitability on distant planets, and penetrate into the hearts of dust-shrouded stellar nurseries. The observatory is expected to launch in 2021.
Autor/Urheber: Chris Falter, Lizenz: CC BY-SA 3.0
Strahlengang des James Webb Weltraumteleskopes
NASA engineers unveil the giant golden mirror of NASA's James Webb Space Telescope, and it's goldenly delicious!
The 18 mirrors that make up the primary mirror were individually protected with a black covers when they were assembled on the telescope structure. Now, for the first time since the primary mirror was completed, the covers have been lifted. Standing tall and glimmering gold inside NASA's Goddard Space Flight Center's clean room in Greenbelt, Maryland, this mirror will be the largest yet sent into space. Currently, engineers are busy assembling and testing the other pieces of the telescope.
Read more: go.nasa.gov/1TejHg4 Credit: NASA/Goddard/Chris Gunn
NASA Goddard Space Flight Center enables NASA’s mission through four scientific endeavors: Earth Science, Heliophysics, Solar System Exploration, and Astrophysics. Goddard plays a leading role in NASA’s accomplishments by contributing compelling scientific knowledge to advance the Agency’s mission.
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