Das revolutionäre James-Webb-Weltraumteleskop der NASA erreicht seine endgültige Umlaufbahn im All

Nachdem es im letzten Monat Hunderttausende von Kilometern durch den Weltraum gereist war, führte das revolutionäre neue James-Webb-Weltraumteleskop der NASA heute Nachmittag sein letztes großes Kurskorrekturmanöver durch und legte sich selbst an seinen letzten Ruheplatz im Weltraum. Jetzt wird das Observatorium auf Dauer in einer Entfernung von etwa 1 Million Meilen von der Erde leben und dem Fahrzeug einen Blick aus der ersten Reihe auf die ältesten Sterne und Galaxien des Universums geben.

Das am Weihnachtstag gestartete James Webb Space Telescope (JWST) der NASA hat eine wilde Fahrt zu seinem Ziel hinter sich. Das Teleskop war zu groß, um in seiner endgültigen Form ins All zu fliegen, und musste zusammengefaltet in seiner Rakete starten. Sobald es den Weltraum erreicht hatte, begann JWST mit einer äußerst komplexen Routine aus Gestaltwandlung und Entfaltung, einer Art von Choreographie, die noch nie zuvor ein Raumschiff ausgeführt hatte. Dennoch führte JWST jeden Schritt fehlerfrei durch, schloss seine Haupteinsätze am 8. Januar ab und erblühte zu seiner vollen Konfiguration.

leben auf Dauer etwa 1 Million Meilen von der Erde entfernt

Diese Einsätze waren von großer Besorgnis umgeben, da sie wie geplant funktionieren mussten; Ein Fehler hätte die gesamte Mission von JWST gefährden können. Aber das Unbehagen des Missionsteams endete nicht, als das Entfalten abgeschlossen war. JWST musste noch in seine endgültige Position im Weltraum gelangen, um seine Arbeit ordnungsgemäß zu erledigen. Wenn das Observatorium heute nicht genau richtig abbremste, lief das Fahrzeug Gefahr, in die falsche Umlaufbahn zu geraten oder seine Zielbahn komplett zu verfehlen. Ein solches Scheitern hätte die Zukunft der Mission erschweren können und es für Wissenschaftler unglaublich schwierig gemacht, mit dem fast 10 Milliarden Dollar teuren Weltraumobservatorium zu kommunizieren.

Glücklicherweise führte JWST dieses letzte Manöver fehlerfrei durch. „Im vergangenen Monat hat JWST erstaunliche Erfolge erzielt und ist eine Hommage an all die Leute, die viele Jahre und sogar Jahrzehnte damit verbracht haben, den Erfolg der Mission sicherzustellen“, sagte Bill Ochs, der JWST-Projektmanager am Goddard Space Flight Center der NASA, in einer Erklärung .

Obwohl es einen Monat her ist, bis zu diesem Punkt, hat es nicht lange gedauert, bis JWST heute Nachmittag sein endgültiges Ziel erreicht hat. Gegen 14:00 Uhr ET zündete JWST seine Triebwerke an Bord für ungefähr 5 Minuten. Es war die letzte von drei Kurskorrekturzündungen, die JWST durchgeführt hat, und verlangsamte das Raumschiff genug, um es in eine sehr präzise Umlaufbahn im Weltraum zu bringen.

JWST umkreist jetzt einen unsichtbaren Punkt im Weltraum, der als Erde-Sonne-Lagrange-Punkt bekannt ist. Es ist ein etwas mystischer Bereich des Weltraums, in dem die Schwerkraft und die zentripetalen Kräfte der Sonne und der Erde genau richtig sind, sodass Objekte in einer relativ „stabilen“ Position bleiben können. „Es findet ein kleines Tauziehen statt, bei dem [die Schwerkraft] perfekt ausbalanciert ist“, sagt Jean-Paul Pinaud, Delta-V-Leiter für Bodenoperationen bei Northrop Grumman, dem Hauptauftragnehmer von JWST, gegenüber The Verge. „Also gewinnt niemand dieses Tauziehen.“

„Es findet ein kleines Tauziehen statt, bei dem [die Schwerkraft] perfekt ausbalanciert ist.“

Die Sonne und die Erde teilen sich fünf dieser Lagrange-Punkte, die rund um unseren Planeten verteilt sind. Es gibt einen direkt zwischen Erde und Sonne und einen auf der gegenüberliegenden Seite unseres Sterns von uns. JWST umkreist einen Lagrange-Punkt, der sich auf der anderen Seite der Erde weiter von der Sonne entfernt befindet und L2 genannt wird. Wenn sich die Erde in dieser Position um den Stern bewegt, folgt JWST dem Planeten fast im Gleichschritt, wie ein ständiger Begleiter, der sich immer an der gleichen Stelle in Bezug auf unseren Planeten befindet. Ganz gleich, wo sich die Erde auf ihrem Weg um die Sonne befindet, JWST ist garantiert etwa 1 Million Meilen von uns entfernt.

Die Spur, die JWST um L2 nimmt, ist tatsächlich ziemlich breit und erstreckt sich ungefähr über die Entfernung zwischen der Erde und dem Mond. Aber das Observatorium kann ohne Hilfe nicht ewig auf dieser Flugbahn bleiben. L2 ist als „pseudostabil“ bekannt, was bedeutet, dass Objekte, die diesen Ort umkreisen, dazu neigen, in eine Richtung wegzudriften. „Es ist, als würde man auf einem Pferdesattel sitzen“, sagt Pinaud. „Auf einem Pferdesattel bist du irgendwie stabil. Stell dir vor, du wärst eine Murmel … von Kopf bis Schwanz wirst du wahrscheinlich in die Mitte rollen, aber wenn du dann zu beiden Seiten des Sattels gehst, wirst du einfach zu Boden fallen.“

Daher muss JWST im Laufe seiner Lebensdauer kleine Anpassungen an seinem Pfad vornehmen. Etwa alle 20 Tage zündet das Teleskop seine Schubdüsen jeweils zwei bis drei Minuten lang, um sicherzustellen, dass es in seiner Umlaufbahn auf Kurs bleibt. Letztendlich werden diese Anpassungen bestimmen, wie lange JWST im Weltraum aktiv bleiben kann. Wenn der Treibstoff in den nächsten 10 bis 20 Jahren ausgeht, endet die Mission des Observatoriums. (Glücklicherweise brachte JWSTs Flug ins All, die Ariane-5-Rakete, es auf eine so großartige Flugbahn, dass die Lebensdauer des Teleskops viel länger dauern wird als ursprünglich vorhergesagt.)

Es mag wie eine komplizierte Position erscheinen, bei der viel zusätzlicher Aufwand erforderlich ist, um JWST stabil zu halten. Aber L2 ist aus verschiedenen Gründen ein ziemlich attraktiver Ort für dieses Observatorium. Der vielleicht größte Vorteil ist, wie weit es sowohl von der Erde als auch von der Sonne entfernt ist. JWST wurde entwickelt, um Infrarotlicht zu sammeln, eine Art von Licht, das mit Wärme in Verbindung gebracht wird. Aufgrund dieser Designwahl muss das Teleskop jederzeit extrem kalt bleiben. Aus diesem Grund ist es mit einem Sonnenschutz ausgestattet, der immer der Sonne zugewandt ist, einem Schutzschirm, der die Wärme des Sterns reflektiert und das Teleskop besonders kühl hält. Dennoch könnte jedes Objekt in der Nähe, das Wärme und Infrarotlicht abgibt, die Beobachtungen von JWST durcheinander bringen, wenn die NASA nicht aufpasst. Indem das Teleskop fast 1 Million Meilen von unserem Planeten entfernt aufgestellt wird, garantiert die NASA, dass das von der Erde und dem Mond kommende Infrarotlicht das Teleskop nicht stört oder aufheizt.

L2 ist ein ziemlich attraktiver Ort für dieses Observatorium < p id="kfQtkV">L2 ist auch aus Sicht der Leistung großartig, da eine Seite von JWST immer der Sonne zugewandt ist. Auf dieser beheizten Seite hat das Teleskop ein Solarpanel, das ständig Sonnenlicht zur Energiegewinnung sammelt. Andere Raumfahrzeuge wie das Hubble-Weltraumteleskop im Orbit um die Erde haben diesen Luxus nicht. Wann immer Hubble auf der Nachtseite der Erde umkreist, verliert es die Sicht auf die Sonne und muss Energie in seinen Batterien speichern. Das wird für JWST niemals der Fall sein. „Wir haben im Grunde unbegrenzte Energie für den Missionsbetrieb und müssen uns keine Sorgen um Sonnenfinsternisse machen“, sagt Kyle Hott, Mission Systems Engineering Lead für JWST bei Northrop Grumman, gegenüber The Verge.

Es gibt auch einige Nachteile, wenn man ständig zwischen Tag und Nacht wechselt, wenn man die Erde umkreist; Die extremen Temperaturschwankungen können ein Raumschiff erschüttern und vibrieren lassen, was dazu führt, dass seine Instrumente im Laufe der Zeit abgebaut werden. JWST wird während seiner gesamten Lebensdauer ungefähr bei denselben Temperaturen betrieben.

Und dann ist da noch der Vorteil der kontinuierlichen Kommunikation. Da sich L2 relativ zur Erde immer in der gleichen Position befindet, wird JWST zu jeder Zeit eine bestimmte Entfernung von unserem Planeten entfernt sein. Das bedeutet, dass wir in ständigem Kontakt mit der Sternwarte stehen können. „Wir können bei L2 vom Erde-Sonne-System sozusagen mitgerissen werden, so dass wir diese schöne, bequeme und ständige Kommunikation mit dem Fahrzeug haben“, sagt Hott. „Und das vereinfacht auch einen Großteil des Missionsbetriebs.“

Dieses entscheidende Finale krönt die riskante Reise des Observatoriums durch den Kosmos und ebnet den Weg für den Beginn der Wissenschaft. Wir müssen jedoch noch etwas warten, bis die Beobachtungen von JWST beginnen. Wissenschaftler und Ingenieure werden bald damit beginnen, die Spiegel des Teleskops so präzise auszurichten, bevor sie das Observatorium in Betrieb nehmen, und alle seine Instrumente testen, um sicherzustellen, dass sie bereit sind, die ersten außergewöhnlichen Bilder der ältesten Sterne und Galaxien im Universum zu sammeln. p>

Dieser Prozess wird viele Monate dauern, aber wenn er gut läuft, könnten die ersten historischen Bilder, die von JWST aufgenommen wurden, bereits in diesem Sommer auf die Erde zurückgestrahlt werden.