Das James-Webb-Weltraumteleskop der Nasa wurde beschädigt, nachdem es von Weltraumfelsen zerquetscht worden war, wie Bilder zeigen

Die Schäden am Hauptspiegel des James-Webb-Teleskops durch einen Mikrometeoriteneinschlag im Mai sind laut neuen Bildern, die in einem neuen Bericht enthüllt wurden, schlimmer als erwartet.

Ein Artikel, der am Dienstag veröffentlicht wurde der akademische Preprint-Server arxiv.org Eine detaillierte Beschreibung der Leistung von Webb während der Inbetriebnahme des Teleskops ergab, dass die meisten Mikrometeoriteneinschläge auf Webbs großen Spiegel zu vernachlässigbaren Schäden führten, aber ein Einschlag Mitte Mai hinterließ sogar dauerhafte Schäden am Teleskop.

„Der Einschlag eines einzelnen Mikrometeoroiden, der zwischen dem 22. und 24. Mai 2022 UT stattfand, übertraf die Schadenserwartungen vor dem Start für einen einzelnen Mikrometeoroiden, was weitere Untersuchungen und Modellierungen durch das JWST-Projekt auslöste“, heißt es in dem Bericht.

Im Gegensatz zum Hubble-Weltraumteleskop, das den Hauptspiegel beherbergt, den das Teleskop verwendet, um Licht zu sammeln und Licht auf wissenschaftliche Instrumente in einem zylindrischen Gehäuse zu fokussieren, ist Webbs segmentierter Spiegel mit 6,5 Metern Durchmesser dem Weltraum ausgesetzt. Angesichts von Webbs Umlaufbahn um den Lagrange-Punkt 2 oder L2, eine Region des Weltraums etwa 1 Million Meilen von der Erde entfernt, erwarteten die Wissenschaftler, dass Webb etwa einmal pro Monat auf potenziell gefährliche Mikrometeoriten stoßen würde.

Während des Inbetriebnahmezeitraums von Ende Januar bis Juni, als die Bodenkontrolleure die Spiegel und Instrumente von Webb kalibrierten, ausrichteten und testeten, erlitt der Hauptspiegel insgesamt sechs Mikrometeoriteneinschläge.

Von diesen Schlägen verursachten fünf wenig Schaden und verursachten weniger als 1 Nanometer Wurzel des mittleren Quadrats des Wellenfrontfehlers (RMS), eine technische Art zu beschreiben, wie stark Webbs Spiegel das Sternenlicht verzerrt, das der Spiegel sammelt. Der größte Teil der Verzerrung, die durch diese fünf Tastenanschläge hinzugefügt wird, kann aus dem Spiegel heraus korrigiert werden, da die 18 sechseckigen Segmente, aus denen sein Gesicht besteht, einzeln und fein eingestellt werden können.

Aber der sechste Schlag, der ein Spiegelsegment mit der Bezeichnung C3 traf, richtete mehr Schaden an, der vollständig behoben werden kann. Dieser Mikrometeoriteneinschlag erhöhte den Wellenfrontfehler des Segments von 56 Nanometer auf 178 Nanometer nach Korrektur durch Anpassung des Segments.

Da jedoch jedes Spiegelsegment einstellbar ist, konnte eine Beschädigung des C3-Segments kompensiert werden und beeinträchtigte laut dem Bericht nicht die Auflösung von Webbs Hauptspiegel als Ganzes. Der gesamte Wellenfrontfehler für den gesamten Spiegel hat sich durch das Auftreffen um etwa 9 Nanometer erhöht.

„Es ist noch nicht klar, ob der Treffer im Mai 2022 auf dem C3-Segment ein seltenes Ereignis war (d. h. ein unglücklicher früher Treffer durch einen Mikrometeoroiden mit hoher kinetischer Energie, der statistisch nicht nur einmal in mehreren Jahren auftreten konnte)“, heißt es in dem Bericht, „oder ob das Teleskop möglicherweise anfälliger für Schäden durch Mikrometeoroide ist, als die Modellierung vor dem Start vorhergesagt hat.

Der Bericht stellt weiter fest, dass das Webb-Projektteam Maßnahmen erwägt, um zukünftige Mikrometeoriteneinschläge abzuschwächen, wie etwa die Begrenzung der Zeit, während der das Teleskop in bekannte Richtungen gerichtet werden kann, um den Spiegel einer höheren Wahrscheinlichkeit von Mikrometeoriteneinschlägen auszusetzen.

Die Aufrechterhaltung der langfristigen Gesundheit des Webb-Teleskops hat für die NASA und Astronomen auf der ganzen Welt oberste Priorität.

Nach mehr als 20 Jahren und 10 Milliarden US-Dollar Entwicklungsaufwand wurde das Weltraumteleskop am Weihnachtstag auf einer Ariane-5-Rakete gestartet. Dieser Start war genauer als erwartet und sparte Webb beträchtlichen Treibstoff, den er zur Korrektur seiner Flugbahn nach dem Start verwendet hätte, und verdoppelte fast die erwartete Betriebsdauer des Observatoriums – solange Weltraumfelsen seine Optik nicht beeinträchtigen.

„Vor dem Start sollte JWST mindestens 10,5 Jahre lang während der gesamten Missionsdauer Treibmittel tragen“, heißt es in dem Bericht. „Jetzt, da sich JWST im Orbit um L2 befindet, ist klar, dass das verbleibende Triebwerk über 20 Jahre der Missionslebensdauer halten wird.“