Das Teleskop hat jahrelange Verzögerungen erlitten, darunter eine Kombination von Faktoren, die durch die Pandemie und technische Herausforderungen verursacht wurden. Aber das leistungsstärkste komplexe Weltraumobservatorium der Welt wird Fragen zu unserem Sonnensystem beantworten, Exoplaneten auf neue Weise untersuchen und das Universum tiefer untersuchen, als wir es jemals konnten.
Webb wird die Atmosphären von Exoplaneten untersuchen, von denen einige potenziell bewohnbar sind, und möglicherweise Hinweise in der Erforschung des Lebens außerhalb der Erde aufdecken.
Das Teleskop ist mit einem Spiegel ausgestattet, der 6,5 Meter (21 Fuß, 4 Zoll) ausfahren kann – eine enorme Länge, die es dem Spiegel ermöglicht, mehr Licht von den beobachteten Objekten zu sammeln, sobald das Teleskop im Weltraum ist. Je mehr Licht der Spiegel sammeln kann, desto mehr Details kann das Teleskop beobachten.
Der Spiegel besteht aus 18 goldbeschichteten sechseckigen Segmenten mit einem Durchmesser von jeweils 4,3 Fuß (1,32 Meter).
Es ist der größte Spiegel, den die NASA je gebaut hat, sagte die Agentur, aber seine Größe hat ein einzigartiges Problem geschaffen. Der Spiegel war so groß, dass er nicht in eine Rakete passte. Also entwarfen sie das Teleskop als eine Reihe beweglicher Teile, die sich im Origami-Stil biegen lassen und für den Start in einen Raum von 5 Metern (16 Fuß) passen.
Webb wird als Infrarot-Spürhund fungieren, unsichtbares Licht erkennen und ansonsten verborgene Regionen des Weltraums enthüllen, so die NASA.
Das Teleskopkonzept wurde erstmals 1989 auf einem Workshop als Nachfolger von Hubble ins Auge gefasst, und der Bau von Webb begann 2004. Seitdem haben Tausende von Wissenschaftlern, Technikern und Ingenieuren aus 14 Ländern 40 Millionen Stunden damit verbracht, das Teleskop zu bauen.
Jetzt ist Webb bereit, uns zu helfen, die Ursprünge des Universums zu verstehen und wichtige Fragen zu unserer Existenz zu beantworten, beispielsweise woher wir kommen und ob wir allein im Kosmos sind.
Was Webb sehen wird
Das Webb-Teleskop wird jede Phase der kosmischen Geschichte untersuchen, einschließlich der ersten Schimmer des Urknalls, der unser Universum schuf, und der Entstehung der Galaxien, Sterne und Planeten, die es heute füllen. Seine Fähigkeiten werden es dem Observatorium ermöglichen, Fragen zu unserem eigenen Sonnensystem zu beantworten und schwache Signale der ersten Galaxien zu untersuchen, die vor 13,5 Milliarden Jahren entstanden sind.
Webbs wissenschaftliche Ziele sind ehrgeizig, und Wissenschaftler auf der ganzen Welt werden ihre ihnen zugeteilte Zeit mit dem Teleskop nutzen, um ein breites Spektrum von Planeten, Schwarzen Löchern, Galaxien, Sternen und Strukturen des Universums selbst zu beobachten und zu analysieren.
Ein zentrales Ziel ist die Entstehung und Entwicklung von Planeten, sowohl in unserem Sonnensystem als auch in der großen Population von Planeten außerhalb davon. Von besonderem Interesse sind Planeten, die sich in der bewohnbaren Zone von Sternen befinden, einer Orbitalregion, in der ein Planet die richtige Temperatur hat, um flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche zu tragen, was darauf hindeutet, dass er möglicherweise Leben, wie wir es kennen, unterstützen könnte.
Webb ist auch gut gerüstet, um Licht in die Geheimnisse der Entstehung der Planeten zu bringen. In Anlehnung an Spitzers Arbeiten über Braune Zwerge – Objekte, die zu groß für Planeten, aber zu klein für Sterne sind – kann Webb ihre bewölkten Eigenschaften genauer untersuchen.
Das Teleskop wird eine Auswahl von Exoplaneten genauer unter die Lupe nehmen, um in ihre Atmosphäre zu blicken, falls vorhanden, und bei der Beantwortung von Fragen zur Entstehung und Entwicklung der Planeten helfen. Seine spektroskopischen Daten können Wissenschaftlern sagen, ob Methan, Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid in der Atmosphäre vorhanden sind. Die in diesen außerirdischen Atmosphären enthaltenen Gase könnten die Bausteine des Lebens offenbaren.
Weitere interessante Objekte der ersten wissenschaftlichen Kampagne sind die Beobachtung des supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße, die aktive Bildung von Planetensystemen, die hellen Quasare im Zentrum von Galaxien und die Überreste der Entstehung unseres Systems bekannt als Kuiper-Gürtel-Objekte, darunter Pluto und sein Mond Charon.
Was er kann
Mit all seinen Superlativen war Webb Engineering eine außergewöhnliche Herausforderung.
Das Observatorium besteht aus drei Hauptelementen.
Eines ist das Integrated Science Instrument Module, das Webbs Suite von vier Instrumenten enthält. Diese Instrumente werden hauptsächlich für die Bilderfassung oder Spektroskopie verwendet – das Zerlegen von Licht in verschiedene Wellenlängen, um die physikalischen und chemischen Komponenten zu bestimmen.
Das Element des optischen Teleskops, das Hauptauge der Sternwarte, umfasst die Spiegel und die Rückwand, die die Spiegel trägt. Und dann ist da noch das Spacecraft Element, zu dem der Raumschiffbus und die Sonnenblende gehören.
Der Bus umfasst die sechs Hauptsubsysteme, die für den Betrieb des Raumfahrzeugs erforderlich sind, einschließlich Antrieb, Energie, Kommunikation, Daten und thermische Steuerung.
Der fünfschichtige Sonnenschirm erreicht die Größe eines Tennisplatzes und schützt Webbs riesigen Spiegel und Instrumente vor der Hitze der Sonne, da sie bei einer sehr kalten Temperatur von 370 Grad Fahrenheit (negative 188 Grad Celsius) gehalten werden müssen. zu bedienen.
Die Fortschritte beim Design und Bau des Teleskops haben sogar Vorteile für uns auf der Erde. Eine Technik, die entwickelt wurde, um Spiegel schnell und genau zu vermessen, damit sie poliert werden können, wurde für Chirurgen, die LASIK-Augenoperationen durchführen, angepasst, da sie hochauflösende Karten der Augen der Patienten erstellt.
Wann auf die ersten Bilder warten
Nach dem Start von Französisch-Guayana wird das Observatorium etwa einen Monat lang reisen, bis es eine Umlaufbahn von etwa 1,6 Millionen Kilometern von der Erde erreicht. Während dieser 29 Tage wird Webb seine Spiegel ausklappen und die Sonnenblende ausklappen. Dieser Prozess umfasst Tausende von Teilen, die in der richtigen Reihenfolge perfekt funktionieren müssen.
Glücklicherweise kann jeder Schritt vom Boden aus gesteuert werden, wenn etwas schief geht.
Anschließend durchläuft es eine sechsmonatige Rauminbetriebnahmeperiode, die die Kühlung, Ausrichtung und Kalibrierung des Instruments umfasst. Alle Instrumente durchlaufen einen Verifizierungsprozess, um zu sehen, wie sie funktionieren.
Dann wird es später im Jahr 2022 mit dem Sammeln von Daten und ersten Bildern beginnen. Tausende von Wissenschaftlern warten seit Jahren darauf, was Webb uns zeigen kann.
„Das erste Beobachtungsjahr von Webb wird die erste Gelegenheit für eine Vielzahl von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt sein, bestimmte Ziele mit dem nächsten großen Weltraumobservatorium der NASA zu beobachten“, sagte Thomas Zurbuchen, stellvertretender Administrator des Direktorats für wissenschaftliche Missionen der NASA, in einer Pressemitteilung . . „Die erstaunliche Wissenschaft, die mit der globalen Gemeinschaft geteilt wird, wird mutig und tiefgreifend sein.“
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