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 zunächst angenommen.
Ein am Dienstag auf dem akademischen Preprint-Server arxiv.org veröffentlichtes Papier, das Webbs Leistung während der Inbetriebnahme des Teleskops detailliert beschreibt, enthüllte, dass die meisten Mikrometeoriteneinschläge auf Webbs großen Spiegel zu vernachlässigbaren Schäden führten, aber ein Einschlag, der Mitte Mai stattfand, sogar das Teleskop verließ mit bleibenden Schäden.
„Der Einschlag eines einzelnen Mikrometeoriten, der zwischen dem 22. und 24. Mai 2022 UT stattfand, übertraf die vor dem Start erwarteten Schäden 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, den das Teleskop verwendet, um Licht zu sammeln und Licht auf wissenschaftliche Instrumente zu fokussieren, in einem zylindrischen Gehäuse umschließt, ist der segmentierte Spiegel von Webb mit einem Durchmesser von 6,5 Metern dem Weltraum ausgesetzt. Aber angesichts der Umlaufbahn von Webb um den Lagrange-Punkt 2 oder L2, eine Region des Weltraums etwa 1 Million Meilen von der Erde entfernt, erwarteten die Wissenschaftler, dass Webb nur etwa einmal im Monat auf potenziell gefährliche Mikrometeoriten stoßen würde.
Während der Inbetriebnahme 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 richteten fünf wenig Schaden an und verursachten weniger als 1 Nanometer des quadratischen Mittelwerts des Wellenfrontfehlers (RMS), eine technische Methode, um zu beschreiben, wie stark Webbs Spiegel das Sternenlicht verzerrt, das der Spiegel sammelt. Die meisten der durch diese fünf Schläge verursachten Verzerrungen können aus dem Spiegel heraus korrigiert werden, da die 18 sechseckigen Segmente, aus denen sein Gesicht besteht, individuell und fein eingestellt werden können.
Aber der sechste Schlag, der ein Spiegelsegment mit der Bezeichnung C3 traf, verursachte mehr Schaden, der vollständig korrigiert werden kann. Dieser Mikrometeoriteneinschlag erhöhte den Wellenfrontfehler des Segments von 56 Nanometer auf 178 Nanometer nach der Korrektur durch Anpassung des Segments.
Da jedoch jedes Spiegelsegment verstellbar ist, konnte die Beschädigung des C3-Segments kompensiert werden und beeinträchtigte laut Bericht nicht die Auflösung von Webbs Hauptspiegel insgesamt. Der gesamte Wellenfrontfehler für den gesamten Spiegel erhöhte sich durch den Schlag um etwa 9 Nanometer.
„Es ist noch nicht klar, ob der Einschlag von Segment C3 im Mai 2022 ein seltenes Ereignis war (d. h. ein unglücklicher früher Einschlag eines Mikrometeoroiden mit hoher kinetischer Energie, der statistisch gesehen nur einmal in mehreren Jahren auftreten könnte)“, heißt es in dem Bericht, „oder ob der Das Teleskop ist möglicherweise anfälliger für Schäden durch Mikrometeoroide als die Modellierung vor dem Start vorhergesagt hat.“
Der Bericht stellt weiter fest, dass das Webb-Projektteam Maßnahmen erwägt, um zukünftige Mikrometeoriteneinschläge abzumildern, wie z. B. die Begrenzung, wie lange das Teleskop in Richtungen gerichtet werden kann, von denen bekannt ist, dass sie den Spiegel einer höheren Wahrscheinlichkeit von Mikrometeoriteneinschlägen aussetzen.
Die Erhaltung der langfristigen Gesundheit des Webb-Teleskops hat für die Nasa und Astronomen überall hohe 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 präziser als erwartet, wodurch Webb erheblich Treibstoff gespart hätte, den es zur Korrektur seines Kurses nach dem Start benötigt hätte, und die prognostizierte Betriebslebensdauer des Observatoriums fast verdoppelt – solange Weltraumfelsen seine Optik nicht beeinträchtigen.
„Vor dem Start musste JWST Treibmittel für mindestens 10,5 Jahre Missionslebensdauer mitführen“, heißt es in dem Bericht. „Jetzt, da sich JWST im Orbit um L2 befindet, ist klar, dass der verbleibende Treibstoff für mehr als 20 Jahre Missionslebensdauer reichen wird.“