Das nächste große Weltraumobservatorium der NASA ist endlich in der Luft, aber es wird noch eine Weile dauern, bis es seine mit Spannung erwartete wissenschaftliche Mission beginnt.
Die 10 Milliarden Dollar James Webb Weltraumteleskop gestartet auf einer Ariane-5-Rakete aus Französisch-Guayana gestern (25. Dezember) und startete eine lange verzögerte, potenziell transformierende Mission zur Erforschung des frühen Universums, nahegelegener Exoplaneten und mehr. Die Mitglieder des Telescope-Teams (und der Rest von uns) müssen jedoch geduldig bleiben, denn Webb hat noch viel zu tun, bevor es zum Laufen kommt.
Das Teleskop steuert auf die Sonne-Erde Lagrange Punkt 2 (L2), ein gravitationsstabiler Punkt 930.000 Meilen (1,5 Millionen Kilometer) von unserem Planeten in Richtung Mars. Es dauert 29 Tage, bis Webb dort ankommt, und unterwegs wird es jede Menge Nervenkitzel für das Teleskop geben.
Auf Fotos: Der Weihnachtsstart des James Webb-Weltraumteleskops der NASA
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„Das Webb-Observatorium verfügt über 50 Haupteinsätze … und 178 Freigabemechanismen, um diese 50 Teile einzusetzen“, sagte Mike Menzel, Webb Mission Systems Engineer, vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, in einem Video zur Erklärung des Einsatzes mit dem Titel „29 Days on“. the Edge”, das die Agentur im Oktober veröffentlichte.
“Jeder einzelne muss funktionieren”, sagte Menzel. “Webb zu entfalten ist zweifellos die komplizierteste Raumfahrzeugaktivität, die wir je gemacht haben.”
Webb hat bereits einige wichtige Meilensteine erreicht. Ungefähr eine halbe Stunde nach dem Abheben setzte es zum Beispiel seine Sonnenkollektoren aus und begann, Energie von der Sonne aufzunehmen. Und letzte Nacht hat das große Teleskop eine entscheidender 65-minütiger Motorbrand das brachte es auf Kurs für L2.
Das Folgende ist ein kurzer Überblick über die großen Schritte, die noch bevorstehen. (Weitere Informationen finden Sie in der NASA Webb-Bereitstellungssite.) Die angegebenen Zeitangaben sind ungefähre Angaben; Die Mitglieder des Webb-Teams haben betont, dass der Bereitstellungsplan flexibel ist, also keine Panik, wenn sich die Zeiten und Daten etwas verschieben oder wenn einige Dinge nicht in Ordnung sind.
Einen Tag nach dem Start, Webb wird seine High-Gain-Antenne in Richtung Erde drehen, um die Kommunikation mit seinen Handlern weiter zu erleichtern. Einen Tag später führt das Raumfahrzeug einen weiteren Triebwerksbrand durch, um seine Flugbahn in Richtung L2 zu verfeinern. Und drei Tage nach dem Start wird die Palette mit der riesigen Sonnenblende von Webb – einer fünfschichtigen Struktur, die das Infrarot-Teleskop und seine Instrumente kühl halten soll – abgesenkt.
Jede der fünf Platten des Schildes hat im ausgefahrenen Zustand etwa die Größe eines Tennisplatzes, viel zu breit, um in die Nutzlastverkleidung einer derzeit einsatzfähigen Rakete zu passen. So startet der Sonnenschutz in einer kompakten Konfiguration und muss entfaltet werden.
Dies ist ein unglaublich komplexer Prozess. Die Sonnenschutzstruktur verfügt über 140 Auslösemechanismen, 70 Scharnierbaugruppen, 400 Riemenscheiben, 90 Kabel und acht Einsatzmotoren, die alle ordnungsgemäß funktionieren müssen, damit die fünf Schichten wie geplant eingesetzt werden können, sagten NASA-Beamte in dem Video.
Fünf Tage nach dem Start löst sich die Schutzhülle von der Sonnenblende, und ihre Ausleger werden einen Tag später ausgefahren. Der Einsatz der Sonnenblende sollte acht Tage nach dem Abheben abgeschlossen sein. Zu diesem Zeitpunkt werden die Teammitglieder ihren Fokus auf die Optik verlagern.
Ungefähr 10 Tage nach dem Start wird Webb seinen 2,4 Fuß breiten (0,74 Meter) Fangspiegel ausfahren, der so genannt wird, weil es die zweite Oberfläche ist, die Weltraumphotonen auf ihrem Weg zu den Instrumenten des Zielfernrohrs treffen.
Dann wird es Zeit, dass Webbs 21,3 Fuß breiter (6,5 m) Hauptspiegel erstrahlt. Dieser Spiegel, der aus 18 sechseckigen Segmenten besteht, startete zusammengeklappt wie die Sonnenblende. Zwölf bis 13 Tage nach dem Start werden die beiden seitlichen “Flügel” des Spiegels ausgefahren und einrasten, wodurch die Oberfläche ihre volle Größe erhält.
An diesem Punkt befindet sich Webb in seiner endgültigen Konfiguration. Das riesige Observatorium wird etwas mehr als zwei Wochen später sein Ziel erreichen und 29 Tage nach dem Start einen weiteren Triebwerksbrand durchführen, um in die Umlaufbahn um L2 zu rutschen, wo andere Hochfahrverfahren beginnen.
Zwei bis drei Monate nach dem Start wird das Team beispielsweise die Hauptspiegelsegmente so ausrichten, dass sie als eine einzige Lichtsammelfläche fungieren. Das wird mühsame und zeitraubende Arbeit, denn der Spiegel muss auf eine Genauigkeit von 150 Nanometern perfekt sein. (Zur Perspektive: Ein Blatt Papier ist etwa 100.000 Nanometer dick.)
„Einer unserer Wissenschaftler hat berechnet, dass wir diese Spiegel buchstäblich langsamer bewegen, als Gras wächst, wenn wir sie so unglaublich präzise ausrichten“, sagte Jonathan Gardner, stellvertretender leitender Projektwissenschaftler von Webb vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, gegenüber Space. com Anfang dieses Monats.
Während dieser Zeit wird das Team auch die vier wissenschaftlichen Instrumente von Webb testen und kalibrieren. Auch das wird ein mühsamer Prozess sein; Ziel ist es, sechs Monate nach dem Start den regulären Wissenschaftsbetrieb aufzunehmen.
“Wir sehen Ende Juni”, sagte Gardner.
Die Beobachtungszeit von Webb wird in eine Vielzahl von Projekten unterteilt, die durch Peer-Review ausgewählt werden, wie dies bei der NASA der Fall ist Hubble-Weltraumteleskop. Das erste Jahr der Webb-Projekte sei bereits ausgewählt, sagte Gardner, so dass das neue Observatorium sofort loslegen wird, wenn es einsatzbereit ist.
“Es wird ein wilder Ritt”, sagte Gardner.
Mike Wall ist der Autor von “Dort draußen” (Grand Central Publishing, 2018; illustriert von Karl Tate), ein Buch über die Suche nach außerirdischem Leben. Folgen Sie ihm auf Twitter @michaeldwall. Folge uns auf Twitter @spacedotcom oder auf Facebook.