Golden Webb "James Webb" • Anastasia Stebalin • Wissenschaftliches Bild des Tages über die "Elemente" • Astronomie, Teleskope

Goldener „James Webb“

Die "Waben", die Sie auf dem Foto sehen, sind die Segmente des Hauptspiegels des neuen Web-Infrarot-Teleskops, benannt nach James Webb (James Webb Weltraumteleskop, JWST), und die gelbe Beschichtung auf ihnen ist eine dünne Goldschicht. Warum ist der Spiegel nicht fest und warum musst du ihn mit Gold abdecken?

Techniker Scott Murray (Scott Murray) überprüft das Segment des Hauptspiegels JWST. Foto von der JWST Galerie auf flickr.com

Die wissenschaftliche Ausrüstung, die bei JWST installiert wird, erlaubt es, praktisch alle wichtigen Stadien der Entstehung und Entwicklung des Universums zu studieren. Die Hauptaufgabe des JWST besteht darin, das "erste Licht" – das Licht der ersten Sterne und Galaxien, die nach dem Urknall entstanden sind – zu entdecken, um die Entstehung und Entwicklung von Galaxien, Sternen und Planetensystemen zu untersuchen. Um die Ereignisse zu sehen, die zu Beginn des Universums stattfanden, müssen Objekte beobachtet werden, die mehr als 13 Milliarden Lichtjahre entfernt sind. Je größer der Spiegel des Teleskops ist, desto schwächer und weiter kann er sehen. Die wissenschaftlichen Ziele des JWST werden durch einen Spiegel mit einem Gesamtdurchmesser von ca. 6,5 m erreicht, Weltraumteleskope mit so großen Spiegeln wurden noch nie in den Orbit gebracht!

Idealerweise sollte der Hauptspiegel des Teleskops stabil sein – so können Sie zusätzliche Fehler in den Beobachtungen vermeiden.Aber eine monolithische Vorrichtung mit einem Durchmesser von mehr als 4 Metern in die Umlaufbahn zu bringen, ist aufgrund der Größe der Trägerraketen technisch unmöglich. Insbesondere wird JWST mit einer Ariane-5-Rakete mit einem Nasenverkleidungsdurchmesser in den Weltraum gestartet – der Teil der Rakete, an dem Lasten platziert werden können, beträgt 4,57 m. Sie können jedoch einen mehrspaltigen Klappspiegel herstellen der gefaltete Zustand wäre kompakt genug und hätte sich bereits im Orbit zu voller Größe entfaltet. Die JWST-Ingenieure standen vor der Aufgabe, einen solchen Verbundspiegel optimalen Designs zu schaffen. Als Ergebnis wurde beschlossen, einen Hauptspiegel aus 18 sechseckigen Segmenten mit einem Durchmesser von jeweils 1,32 m zu montieren. Die Symmetrie des Sechsecks wird dann die Segmente eng ohne Lücken verbinden.

JWST-Verpackung im Bug der Ariane-5-Rakete. Bild von jwst.nasa.gov

Segmente des Spiegels bestehen aus haltbarem, aber hellem Beryllium und sind mit einer dünnen Goldschicht überzogen. Gold wird besonders gut im Infrarotbereich reflektiert und erhöht somit die Empfindlichkeit des Teleskops. Die dünnste – nur 100 Nanometer – eine Edelmetallschicht wird in einer speziellen Vakuumkammer auf die Spiegelsegmente aufgesprüht.Die Masse der Goldschicht mit einer Gesamtkollektionsfläche des Spiegels 25 m2 vergleichbar mit der Masse eines Golfballs! Jedes Segment wird mit mehreren Aktuatoren ausgestattet sein – kleine mechanische Motoren. Aktoren sind für die genaueste Fokussierung des Teleskops notwendig, wenn es bereits in die Umlaufbahn gebracht wird.

So etwas wird bei seiner Arbeit wie ein nach James Webb benanntes Teleskop im Weltall aussehen. Bild von space.com

Der Start von JWST ist voraussichtlich im Oktober 2018 geplant. Laut den Machern wird dieses Gerät zu einer Art wissenschaftlichen "Nachfolger" des Hubble-Weltraumteleskops (HST) und seine Arbeit fortsetzen. Es wird manchmal gesagt, dass JWST Hubble vollständig ersetzen wird, aber aus verschiedenen Gründen ist dies nicht ganz richtig. Zunächst wird der neue Comic-Apparat das Universum im Infrarotbereich untersuchen, während sein Vorgänger sich hauptsächlich auf die sichtbaren und ultravioletten Spektralbereiche konzentrierte. Verschiedene wissenschaftliche Aufgaben beinhalten unterschiedliche technische Eigenschaften. Der Durchmesser des Hubble-Hauptspiegels beträgt also 2,4 M. Ein solcher Spiegel eignet sich gut, um Informationen im optischen Bereich zu sammeln, reicht aber nicht aus, um nach dem "ersten Licht" im Infrarotbereich zu suchen – der JWST-Spiegel ist fast 3 mal größer als der Hubble-Spiegel.Sogar die Umlaufbahnen dieser Teleskope werden anders sein – während sich das HST in einer erdnahen Umlaufbahn befindet, soll JWST in die Umlaufbahn um den Lagrange-Punkt L2 des Sonne-Erde-Systems (1,5 Millionen km von der Erde in die entgegengesetzte Richtung zur Sonne) starten.

Das Layout der Lagrange-Punkte des Sonne-Erde-Systems. Das nach James Webb benannte Teleskop fliegt um den L2-Punkt in einer Umlaufbahn, deren Radius ungefähr gleich dem Radius der Umlaufbahn des Mondes ist. Schema von der Website jwst.nasa.gov

Die wissenschaftlichen Aufgaben von JWST sind weitgehend von den mit HST erzielten Ergebnissen inspiriert, und ihr wichtigstes Ziel ist es, neue Informationen zu gewinnen und Lücken in unserem Wissen über die Entstehung und Entwicklung des Universums zu schließen.

Auf dem Foto überwacht NASA-Ingenieur Ernie Wright (Ernie Wright) die Vorbereitung von JWST-Hauptspiegelsegmenten für Tieftemperaturtests. Foto von der JWST Galerie auf flickr.com

Anastasia Stebalina


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