Das James-Webb-Weltraumteleskop der nächsten Generation der NASA hat vielleicht seinen letzten Parkplatz im Weltraum erreicht, aber das Observatorium hat noch einen langen Weg vor sich, bevor es damit beginnen kann, die schillernden Bilder des Kosmos aufzunehmen, die Wissenschaftler haben schon sehnsüchtig erwartet. In den nächsten fünf Monaten werden Missionsingenieure das Teleskop akribisch optimieren und testen, um das Raumschiff auf seine lebenslange Mission zur Beobachtung des Universums vorzubereiten.
Gestern gegen 14:00 Uhr ET zündete das James Webb Space Telescope oder JWST seine Bordtriebwerke für etwas weniger als fünf Minuten und brachte das Fahrzeug in seine endgültige Umlaufbahn im Weltraum. Es war ein entscheidender letzter Schritt für die Reise von JWST durch den Kosmos und krönte eine 30-tägige Reise von der Startrampe zu seiner Parkbahn, etwa 1 Million Meilen von der Erde entfernt. Während dieser Zeit durchlief das Teleskop einen komplexen Entfaltungs- und Gestaltwandlungsprozess und erblühte zu seiner endgültigen Form, die benötigt wird, um Licht von fernen Sternen und Galaxien zu sammeln.
Während der vielleicht riskanteste Teil der Reise von JWST zu Ende gegangen ist, beginnt jetzt die komplizierte Feinabstimmung des Teleskops. „Wir haben gerade den Tisch gedeckt“, sagte Keith Parrish, Observatoriumsmanager des James Webb Space Telescope am Goddard Space Flight Center der NASA, während einer Pressekonferenz, nachdem das Teleskop sein endgültiges Ziel erreicht hatte. „Wir waren gerade dabei, auf die Station zu kommen und dieses schöne Raumschiff auszubauen und für die Wissenschaft bereit zu machen. Das Beste kommt noch.“
„Wir haben gerade den Tisch gedeckt.“
Im Laufe der nächsten drei Monate werden Missionsingenieure einzelne Segmente der Spiegel des Teleskops akribisch ausrichten, damit alle Teile wie ein Spiegel zusammenarbeiten. Sobald dieser Prozess abgeschlossen ist, wird das Missionsteam zwei Monate damit verbringen, die Instrumente von JWST zu testen und sie zu kalibrieren, um verschiedene Aufgaben auszuführen.
Es mag wie ein langer Prozess erscheinen, aber im Großen und Ganzen Nach rund 25 Jahren Entwicklungszeit von JWST dauert es nur noch wenige Monate, bis das Teleskop die Astronomie revolutioniert. „Alles, was wir tun, dreht sich darum, das Observatorium bereit zu machen, transformative Wissenschaft zu betreiben“, sagte Jane Rigby, Betriebsprojektwissenschaftlerin für JWST bei Goddard, während der Pressekonferenz. „Deshalb sind wir hier.“
Der Hauptspiegel von JWST, der sich über eine Länge von 6,5 Metern oder etwa 21 Fuß erstreckt, besteht aus 18 sechseckigen Segmenten, von denen jedes die Größe eines Couchtisches hat. Der Spiegel war zu groß, um in seiner endgültigen Form auf jede vorhandene Rakete zu passen, und wurde in Segmenten gebaut, die ineinander gefaltet werden konnten. Jetzt muss das JWST-Team die Segmente so präzise ausrichten, dass sie eine nahtlose Oberfläche bilden. Um scharfe Bilder des Kosmos zu erhalten, müssen die Spiegel innerhalb von 1/5.000stel eines menschlichen Haares ausgerichtet werden. Und es wird einige Zeit dauern, sie alle in die richtigen Positionen zu bringen.
Dazu wird das Missionsteam zunächst mit JWST ein Bild eines hellen, isolierten Sterns im Sternbild Großer Bär namens HD 84406 aufnehmen. Ingenieure erwarten nicht, dass das Bild sehr gut aussieht. „Wir werden 18 separate Bilder erhalten, die sehr verschwommen sein werden, weil diese einzelnen Teleskope nicht ausgerichtet werden“, sagte Lee Feinberg, Elementmanager für optische Teleskope für JWST am NASA Goddard Space Flight Center.
„Bei allem, was wir tun, geht es darum, das Observatorium bereit zu machen, transformative Wissenschaft zu betreiben.“
Das Missionsteam wird dann langsam die Position jedes Segments anpassen, indem es motorisierte Stellglieder auf der Rückseite jedes Teils verwendet. Schließlich sollten die 18 verschwommenen Bilder alle zusammenkommen, um ein möglichst klares Bild zu erzeugen. Es wird ein langwieriger Vorgang, da das Team bei jeder Anpassung Daten vom Raumschiff herunterholen und die Bilder verarbeiten muss, bevor es die nächste Optimierung vornehmen kann.
Die Spiegelausrichtung sollte nächste Woche beginnen. Zunächst benötigt das Missionsteam das primäre Bildgebungsinstrument von JWST, die Nahinfrarotkamera oder NIRCam, um sich weiter abzukühlen. JWST wurde entwickelt, um im Infrarotbereich zu sehen, einer Art von Licht, das mit Wärme in Verbindung gebracht wird. Um Infrarotlicht aufzunehmen, müssen die Hauptinstrumente von JWST bei unglaublich kalten Temperaturen arbeiten. Ausgestattet mit einer Sonnenblende, um die Sonnenwärme zu reflektieren, hat sich JWST nach dem Start von der Erde bereits ziemlich abgekühlt, aber es muss in den kommenden Tagen noch kälter werden, damit NIRCam mit der Aufnahme von Bildern zur Kalibrierung beginnen kann.
Sobald die Spiegelsegmente ausgerichtet sind, muss das JWST den Sekundärspiegel des Teleskops mit dem Primärspiegel ausrichten. Der Sekundärspiegel ist ein viel kleineres Gerät, das sich an vier schwarzen Auslegern vor dem vergoldeten Spiegel erstreckt. Dieser kleinere Spiegel wird benötigt, um das Licht, das JWST sammelt, auf seine vier Hauptinstrumente zu lenken.
Wenn JWST vollständig ausgerichtet ist, erfolgt die Kalibrierung der Teleskopinstrumente. Dazu gehören NIRCam sowie eine Kombination aus anderen Imagern, Kameras und Spektrographen – die Licht in verschiedene Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums aufteilen. Über einen Zeitraum von zwei Monaten wird das Missionsteam jedes der vier wichtigsten JWST-Instrumente testen, um sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß funktionieren. Wenn das gut geht, wird JWST diesen Sommer seine mit Spannung erwarteten „Erstlicht“-Bilder aufnehmen, die die NASA während einer Pressekonferenz veröffentlichen will. Die Ziele dieser Bilder sind noch unter Verschluss, aber die nächsten fünf Monate der Optimierungen, Tests und Anpassungen sollten sicherstellen, dass die Bilder spektakulär anzusehen sind.