Das revolutionäre James Webb Space Telescope der NASA startet erfolgreich ins All

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Am frühen Weihnachtsmorgen startete das revolutionäre neue Weltraumobservatorium der NASA, das James Webb Space Telescope, erfolgreich ins All, nachdem es auf einer europäischen Ariane-5-Rakete aus Südamerika gestartet war. Der Start markiert den Beginn einer der am meisten erwarteten NASA-Missionen seit Jahrzehnten, ein Programm, das verspricht, die Art und Weise, wie wir die tiefsten Tiefen des Universums untersuchen, zu verändern.

Arianespaces Ariane-5-Rakete startet mit dem James Webb Space Telescope der NASA an Bord Arianespaces Ariane-5-Rakete startet mit dem James Webb-Weltraumteleskop der NASA an Bord, Samstag, 25. Dezember 2021, vom ELA-3-Start Zone des europäischen Weltraumbahnhofs im Weltraumzentrum Guayana in Kourou, Französisch-Guayana. Bild: NASA/Chris Gunn

„Von einem tropischen Regenwald bis an den Rand der Zeit selbst beginnt James Webb eine Reise zurück zur Geburt des Universums“, sagte Rob Navias, Sprecher der NASA im Livestream der Agentur, beim Abheben.

Obwohl die erste Reise ins All erfolgreich gewesen sein mag, steht dem James Webb Space Telescope, auch bekannt als JWST, noch eine riskante Reise bevor. Im Laufe des nächsten Monats wird die Raumsonde zu ihrem endgültigen Standort 1 Million Meilen von der Erde entfernt reisen. Unterwegs entfaltet sich das Raumschiff langsam und formt sich neu, um seine endgültige Konfiguration zu erreichen, ein Vorgang, der für das Teleskop absolut notwendig ist, um den Kosmos zu beobachten. Es gibt Hunderte von Schritten und viele Momente, in denen eine schlechte Bereitstellung die gesamte Mission gefährden könnte.

Wenn alles klappt, wird JWST zu einem der wichtigsten Tools, die wir je hatten

Aber wenn alles klappt, wird JWST zu einem der wichtigsten Werkzeuge, die wir je hatten, um in die fernen Winkel des Weltraums zu blicken. Mit einem vergoldeten Spiegel mit einer Breite von 21 Fuß oder 6,5 Metern wird das JWST in der Lage sein, Infrarotlicht von Galaxien zu sammeln, die 13,6 Milliarden Lichtjahre durch Raum und Zeit zurückgelegt haben. Wenn das JWST also diese entfernten Haufen sieht, wird es sie so sehen, wie sie vor 13,6 Milliarden Jahren waren, direkt nach der Entstehung des Universums, wie wir es kennen. Astronomen glauben, dass der Urknall, der die Expansion unseres Universums auslöste, vor 13,8 Milliarden Jahren stattfand.

Darüber hinaus wird das JWST jede Art von kosmischen Objekten beobachten, die wir möglicherweise sehen können, von fernen außerirdischen Welten und Schwarzen Löchern, Galaxien, Supernovae und heftigen Kollisionen zwischen dichten Sternen. Und vielleicht werden wir auf dem Weg einige Dinge sehen, die wir nicht erwartet hatten. „Wir werden ohne Zweifel Überraschungen erleben … von denen wir derzeit nur träumen können“, sagt Thomas Zurbuchen, stellvertretender Administrator des Science Mission Directorate bei der NASA, gegenüber The Verge.

Der erste Blick auf das James Webb-Weltraumteleskop während des Starts.

James Webb Space Telescope LaunchStartbild des James-Webb-Weltraumteleskops: NASA/Chris Gunn

JWST wird oft als Nachfolger des Hubble-Weltraumteleskops angesehen, das seit 1990 die Erde umkreist. Der Spiegel von JWST wird jedoch den Hubble-Spiegel in den Schatten stellen, der nur 2,4 Meter breit ist. Dieses Observatorium der nächsten Generation verspricht, 10 bis 100 Mal empfindlicher zu sein als Hubble und viel besser in der Lage, entfernte, schwache Objekte aufzunehmen. Um die beeindruckenden Fähigkeiten von JWST zu unterstreichen, behauptet die NASA, dass das Teleskop das Infrarotlicht einer Hummel in der Entfernung des Mondes aufnehmen könnte.

Astronomen haben in den letzten zweieinhalb Jahrzehnten von den Fähigkeiten des JWST geträumt, aber die Verwirklichung dieser Träume war ein zermürbender Prozess. Wissenschaftler schlugen 1996 offiziell ein massives Infrarot-Weltraumteleskop vor, und frühe Missionsingenieure hofften, ein solches Observatorium bereits 2007 für einen Preis von nur 1 Milliarde US-Dollar in Betrieb nehmen zu können. Die Entwicklung des Raumfahrzeugs kostete jedoch viel mehr Zeit und Geld, als alle erwartet hatten. JWST verfehlte einen geplanten Starttermin nach dem nächsten, während sein Budget um Milliarden von Dollar anstieg. Der Kongress versuchte sogar einmal, das Projekt wegen der steigenden Kosten abzubrechen, stimmte jedoch zu, die Mission weiter zu finanzieren, wenn die NASA an einer Kostenobergrenze von 8,8 Milliarden US-Dollar festhielt. Die NASA hat dies jedoch überstanden und die gesamten Missionskosten belaufen sich jetzt auf 9,7 Milliarden US-Dollar.

Astronomen haben in den letzten zweieinhalb Jahrzehnten von den Fähigkeiten des JWST geträumt

Letztendlich wurde JWST dafür bekannt, dass es ständig zu spät kam und auf dem Weg zum Start viele Test- und Konstruktionsfehler auftraten. Aber nach all den Verzögerungen, der harten Arbeit und den gewonnenen Erkenntnissen kam JWST im Oktober dieses Jahres endlich an seinem Startplatz in Französisch-Guayana an. Doch die Pannen folgten dem Teleskop nach Südamerika. Als die Ingenieure das Teleskop für den Start vorbereiteten, schnappte eine Klemme, die das JWST hielt, und schickte Vibrationen durch das Fahrzeug. Und bis zum Start arbeitete das Flugpersonal an einem Kommunikationsproblem mit den Bodensystemen, die den Flug unterstützten.

Nach all diesen Kopfschmerzen und Anspannungen schaffte es JWST auf wundersame Weise ins All Stück heute morgen. „Dieser Countdown war so fehlerlos, wie Sie sich vorstellen können“, sagte Navias.

Eine künstlerische Darstellung von JWST, die vollständig im Weltraum entfaltet ist Bild: NASA

Aber die Arbeit des Teleskops fängt gerade erst an. JWST musste gefaltet in den Weltraum fliegen, da es zu massiv ist, um in seiner endgültigen Form auf jede vorhandene Rakete zu passen. Die NASA und Europa einigten sich Anfang der 2000er Jahre unter Berufung auf die Zuverlässigkeit des Fahrzeugs darauf, JWST mit der ersten Ariane-5-Rakete von Arianespace zu fliegen. Obwohl die Ariane 5 fast 5,4 Meter breit ist, war sie immer noch nicht groß genug, um JWST vollständig entfaltet in den Weltraum zu tragen.

Nun steht dem Teleskop eine lange To-do-Liste an Einsätzen bevor. JWST hat seine Solaranlage bereits eingesetzt, um Strom von der Sonne zu beziehen, und wird morgen seine Antenne mit hoher Verstärkung einsetzen, um mit der Erde zu kommunizieren. Danach wird das Teleskop langsam verschiedene Strahlen und Strukturen ausfahren und seine Form neu konfigurieren, damit es Infrarotlicht des fernen Universums beobachten kann. Sein vielleicht wichtigster Einsatz ist sein Sonnenschutz, der aus fünf dünnen Schichten eines Materials namens Kapton besteht. Um im Infrarotlicht sehen zu können, muss JWST unglaublich kalt bleiben. Der Sonnenschutz ist der Schlüssel zum Absorbieren der Wärme unserer Sonne, sodass JWST eine eisige Temperatur von -370 Grad Fahrenheit behält. Der Einsatz des Schildes muss perfekt sein, um den Erfolg der Mission zu garantieren.

Jetzt wartet eine lange To-Do-Liste von Einsätzen auf das Teleskop

Sobald dies abgeschlossen ist, wird JWST seinen primären Spiegel vollständig bereitstellen, der ebenfalls gefaltet in den Weltraum starten musste. Der letzte Test findet in ungefähr 29 Tagen statt, wenn das JWST seine Triebwerke an Bord abfeuert und sich in seine letzte Umlaufbahn 1 Million Meilen von der Erde entfernt befindet. Dort wird es den Rest seines Lebens verbringen, immer von der Sonne weg gerichtet, bis ihm in fünf oder zehn Jahren der Treibstoff ausgeht. Die NASA bietet Live-Tracking der Position des JWST im Weltraum sowie des Status all dieser wichtigen Einsätze.

Selbst wenn all diese Schritte gut verlaufen, wird es noch einige Zeit dauern, bis die Wissenschaft des JWST beginnt. Zuerst muss es auf kryogene Temperaturen abkühlen, und dann müssen Wissenschaftler alle Instrumente des JWST testen, um sicherzustellen, dass sie richtig funktionieren. Etwa sechs Monate warten auf uns, aber wenn wir Glück haben, könnten die ersten unglaublichen Bilder von JWST diesen Sommer verfügbar sein. Die NASA wird nicht sagen, was diese ersten Bilder sein werden, aber sie versprechen, atemberaubend zu sein.

“Wir wollen die Welt mit diesen Bildern überraschen”, Amber Straughn , der stellvertretende Projektwissenschaftler für JWST am Goddard Space Flight Center der NASA, gegenüber The Verge. „Und diese ersten wissenschaftlichen Bilder werden natürlich als schöne, atemberaubende und erstaunliche Bilder angesehen. Und ich selbst kann es kaum erwarten zu sehen, was sie sind und wie sie aussehen.“