Das mehrere zehn Milliarden Dollar teure Webb-Teleskop wurde von mehr Meteoriten getroffen als erwartet. Kann es noch verwendet werden?

Das James Webb-Weltraumteleskop (im Folgenden „Webb“ genannt), dessen Start mehrere zehn Milliarden Dollar kostete und dessen Start wiederholt verschoben wurde, benötigte mehr als zwei Jahrzehnte Forschung, Entwicklung und Herstellung, bevor es schließlich am 25. Dezember 2021 gestartet wurde. Nach einer langen Reise von mehr als einem Monat erreichte „Webb“ den zweiten Lagrange-Punkt, 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt, wo es im Dienst bleiben wird, um seine zehnjährige Beobachtungsmission abzuschließen.

Bald darauf schickte „Weber“ ein Foto des Debug-Objektivs zurück. Die NASA (National Aeronautics and Space Administration) gab bekannt, dass die Fotos klar und deutlich seien, alles in Ordnung sei und die offizielle Mission bald beginnen werde. Unerwarteterweise wurde „Weber“ noch vor Beginn der Mission zwischen dem 23. und 25. Mai von einem Mikrometeoriten getroffen.

Wissen Sie, der Grund, warum die Markteinführung von „Weber“ immer wieder verschoben wurde, liegt darin, dass man nach Spitzenleistungen strebt und seine Leistung ständig korrigiert und verbessert. Da das „Webb“ nicht wie sein Vorgänger, das Hubble-Weltraumteleskop (im Folgenden „Hubble“ genannt), nur in einer niedrigen Erdumlaufbahn funktioniert, können bei Problemen Astronauten zur Anpassung und Reparatur geschickt werden.

Tatsächlich hat die NASA viele Male Space Shuttles und Astronauten in die Umlaufbahn des Hubble-Teleskops geschickt, um es anzupassen und zu reparieren. Dadurch konnte Hubble viele erstaunliche Entdeckungen über das Universum machen und zahllose wunderschöne und bizarre Fotos von Himmelskörpern aufnehmen, was das menschliche Verständnis des Universums enorm bereichert hat.

„Webb“ arbeitet in sehr großer Entfernung von der Erde, fast viermal so weit wie die Entfernung zum Mond. Wenn ein Problem auftritt, können keine Astronauten zum Anpassen und Reparieren geschickt werden, sodass das Flugzeug nur verschrottet werden kann. Auf diese Weise werden Investitionen in Höhe von 10 Milliarden US-Dollar und die jahrzehntelangen Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen des riesigen wissenschaftlichen und technologischen Teams vergeblich sein.

Bei einem einmaligen Deal wie diesem waren sie natürlich äußerst vorsichtig und strebten nach Perfektion, was dazu führte, dass der Start mehrmals verschoben wurde. Es dauerte mehr als 20 Jahre, bis das Raumschiff endlich gestartet werden konnte. Doch die Weltraumumgebung ist unkontrollierbar und Meteoriteneinschläge sind einer der möglichen Schäden, die schon lange abgeschätzt werden.

Der Weltraum ist zu groß und die Wahrscheinlichkeit, von einem großen Meteoriten getroffen zu werden, ist äußerst gering. Sobald Sie getroffen werden, müssen Sie verschrottet werden. Sie können nichts dagegen tun. Allerdings ist die Wahrscheinlichkeit eines Mikrometeoriteneinschlags relativ hoch, daher wurde bei der Konstruktion von Weber die Widerstandsfähigkeit gegen Mikrometeoriteneinschläge berücksichtigt. Vor der offiziellen Markteinführung führten die Ingenieure diesen Sondertest durch.

Was sind Mikrometeoriten? Dabei handelt es sich um kosmische Staubpartikel, die kleiner als 1 mm sind. Wie groß ist also der Mikrometeorit dieses Einschlags? Einer Erklärung der NASA zufolge handelte es sich bei dem Objekt, das Webb dieses Mal traf, um ein „staubgroßes Partikel, das mit extrem hoher Geschwindigkeit fliegt“, das größer war als die Ingenieure bei ihren Tests erwartet hatten. Die genaue Größe wurde jedoch nicht bekannt gegeben.

Es ist jedoch ersichtlich, dass der Zusammenstoß Schäden verursacht hat. Denn die NASA behauptet, dass die Ingenieure an den betroffenen Stellen bereits Anpassungen vorgenommen hätten und dieser Vorgang während der gesamten Mission zu einem routinemäßigen Teil der Überwachung und Wartung werde.

Paul Geithner, stellvertretender Projektmanager für Technologie am Goddard Space Flight Center der NASA, sagte, dass bei der Konstruktion des Satellits die Weltraumbedingungen berücksichtigt wurden, mit denen Webb zurechtkommen muss. Dazu gehören starke ultraviolette Strahlen und geladene Teilchen von der Sonne, kosmische Strahlen aus der Milchstraße und gelegentliche Einschläge von Mikrometeoriten innerhalb des Sonnensystems.

Zuvor hatte die NASA angekündigt, dass Webb am 12. Juli sein erstes wissenschaftliches Farbbild liefern werde. Wird dieser Mikrometeoriteneinschlag die Durchführung dieser Mission beeinträchtigen? Die Antwort der NASA lautet „Nein“, da Webb bereits vor dem Start überdimensioniert war und somit genügend Leistungsreserven vorhanden sind. Selbst wenn der Spiegel von einem Mikrometeoriten getroffen wird, kann Webb die Position des Spiegels erfassen und anpassen sowie die durch den Aufprall verursachte Verzerrung automatisch korrigieren. Darüber hinaus unterstützen auch Bodeningenieure diese Anpassung.

Am 16. März veröffentlichte das Webb-Wissenschaftsteam ein Bild eines hellen Sterns mit der Bezeichnung 2MASS J17554042+6551277 und behauptete, dass es sich bei diesem Bild nicht mehr um ein zusammengesetztes Bild handele, sondern um ein einzelnes Bild des Sterns, das mit dem Zusammenwirken aller Linsen aufgenommen wurde. Dieses Bild weist jedoch immer noch lange Sternenexplosionen auf. Was also wird es am 12. Juli für eine Überraschung geben? Warten wir es ab.

Weiterführende Literatur: „Weber“ Grundparameter und Leistung (Referenz):

Das James Webb-Weltraumteleskop (JWST) ist ein Weltraumteleskop zur Infrarotbeobachtung, das gemeinsam von der NASA, der Europäischen Weltraumorganisation und der kanadischen Luft- und Raumfahrtbehörde entwickelt wurde. Es ist der Nachfolger des Hubble-Weltraumteleskops.

Das James-Webb-Weltraumteleskop hat eine Masse von 6,2 Tonnen, etwa die Hälfte der Masse des Hubble-Weltraumteleskops (11 Tonnen). Der Primärreflektor besteht aus Beryllium, hat einen Durchmesser von 6,5 Metern und eine Fläche, die mehr als fünfmal so groß ist wie die des Hubble-Weltraumteleskops. Es kann auch im nahen Infrarotbereich und in einer Umgebung nahe dem absoluten Nullpunkt (entspricht minus 273,15 Grad Celsius) betrieben werden.

Mitte Juli 2022 wird der Bau des James-Webb-Weltraumteleskops offiziell beginnen und die ersten Fotos für die wissenschaftliche Forschung aufnehmen.

Die Hauptmission des James-Webb-Weltraumteleskops besteht darin, die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung (Cosmic Microwave Background Radiation) als verbleibenden Infrarotbeweis für die Urknalltheorie zu untersuchen, d. h. den heute sichtbaren frühen Zustand des Universums zu beobachten. Um dieses Ziel zu erreichen, ist es mit hochempfindlichen Infrarotsensoren, Spektrometern usw. ausgestattet.

Um Beobachtungen zu ermöglichen, muss das Gehäuse extrem niedrigen Temperaturen standhalten und das Licht von Sonne, Erde usw. meiden. Zu diesem Zweck ist das James-Webb-Weltraumteleskop mit einem faltbaren Sonnenschutz ausgestattet, der störende Lichtquellen ausblendet. Da sich die Sonne am Lagrange-Punkt befindet, befinden sich Erde und Sonne im Sichtfeld des Teleskops immer in derselben relativen Position, sodass der Sonnenschutz ohne häufige Positionskorrekturen effektiv funktionieren kann.

Manche Leute beschreiben das „Dharma-Auge“ des Hubble-Teleskops als in der Lage, ein Glühwürmchen in 16.000 Kilometern Entfernung einzufangen, und die Beobachtungskapazität des Webb-Teleskops ist 100-mal größer als die des Hubble. Wie weit muss dieses Glühwürmchen also fliegen, um der Handfläche dieses „Buddhas“ zu entkommen?

Darüber hinaus verfügt „Webb“ nicht nur über die optische Leistung von „Hubble“, sondern kann auch das gesamte Infrarotband beobachten. Das heißt, Hubble kann nur Himmelskörper sehen, die sichtbares Licht aussenden, während Webb nicht nur sichtbares Licht, sondern auch unsichtbares Licht beobachten kann. Jeder Himmelskörper sendet Infrarotstrahlen aus, solange er sich über dem absoluten Nullpunkt befindet.

Diese Fähigkeit ermöglicht auch Beobachtungen durch Hindernisse hindurch, die durch kosmischen Staub verursacht werden. Die NASA bezeichnet Webb als eine „Zeitmaschine“, die Infrarotbeobachtungen nutzt, was bedeutet, dass sie bis ins früheste Universum zurückblicken kann. Theoretisch kann es bis zu einer Entfernung von 13,8 Milliarden Lichtjahren beobachten, wann das Universum gerade seinen ersten Lichtstrahl aussendet.

Die wichtigste Aufgabe von „Webb“ besteht darin, die frühesten Zustände des Urknalls zu beobachten und nach Anzeichen von Leben auf Exoplaneten zu suchen.

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