Lernen Sie das James Webb-Weltraumteleskop kennen

Woher weißt du das? – Folge Nr. 33:

Wer war James Webb?

• Chef der NASA von 1961-68

  • Webb setzte sich für ein Gleichgewicht zwischen bemannter und unbemannter Erkundung ein

  • Starker Befürworter der Weltraumforschung

  • Wollte, dass die NASA mehr als ein politisches Werkzeug ist

    • „Und ich werde kein Programm leiten, das nur ein einmaliges Programm ist. Wenn Sie mich als Verwalter wollen, wird es ein ausgewogenes Programm [zwischen bemannter Raumfahrt und Wissenschaft] sein, das den Zweck für das Land erfüllt.“

      • – James Webb spricht mit Präsident John F. Kennedy und Vizepräsident Lyndon Johnson.

      • (Aus dem NASA-Transkript)

• Die Errungenschaften der NASA unter Webb

  • Robotergestützte Erkundung des Mondes (Ranger-Serie)

  • Erste Sonden zum Mars (Mariner-Serie)

  • Erste Sonden zur Venus (Pioneer-Serie)

  • Beginn der Planungen für ein weltraumgestütztes Observatorium im Jahr 1965

    • Ursprünglich Large Space Telescope oder LST genannt, wurde daraus später das Hubble-Weltraumteleskop

  • Während Webbs Amtszeit wurden mehr als 75 Weltraumforschungsmissionen gestartet, und nach seiner Pensionierung folgten viele weitere, bei deren Planung und Leitung er aktiv beteiligt war.

    
    

    Grundlegende Fakten zu JWST:

• Webb ist eine 6.200 kg (6,8 Tonnen) schwere Teleskopbaugruppe

• Der Hauptspiegel hat eine Öffnung von 6,5 Metern (21,3 Fuß) und eine Oberfläche von 25 m² .

  • Vergleichen Sie dies mit einem 300 mm (12 Zoll) Dobson mit 0,07 m 2 Oberfläche!

  • Der Spiegel des Hubble-Teleskops hat eine Öffnung von 2,4 Metern (7,9 Fuß) und eine Oberfläche von 4,5 m² .

    • Webb hat eine 5,5-mal größere Oberfläche als Hubble!

• Die Brennweite des Teleskops beträgt 131,4 Meter! (131.400 mm!)

  
  

  Diese fabelhaften goldenen Spiegel:

• Webbs Spiegel bestehen aus Beryllium, beschichtet mit Gold

  • Beryllium ist ein sehr leichtes und starres Metall

  • Physikalisch stabil in Struktur (Festigkeit) und Dimension (Form) bei kryogenen Temperaturen

  • Gold ist das beste reflektierende Material für IR-Strahlung – deutlich besser als Silber oder Aluminium

• Hubbles Spiegel, vergrößert auf Webbs Größe, wäre zu schwer für den Start

• Die Masse des Hauptspiegels beträgt 705 kg

  • Jeder Berylliumspiegel wiegt 20,1 kg

  • Eine einzelne Spiegelbaugruppe wiegt 39,5 kg

• Die optische Auflösung beträgt 0,1 Bogensekunden

• Die sechseckige Spiegelform ermöglicht das Kacheln und Füllen von Räumen mit normalen Kacheln.

  • Kreisförmige Spiegel hätten Lücken zwischen sich

  • Sechseckige Spiegel ermöglichen das Falten

• Aufgrund des raumfüllenden Sechseckmusters müssen nur 3 verschiedene Spiegelkrümmungen oder -rezepte erstellt werden (jeweils 6 Kacheln).

  

  
  

  Werfen Sie etwas Schatten!

• Der Sonnenschutz bzw. Schatten ist 21 x 14 Meter groß

  • Ein Standard-Tennisplatz ist 24 x 11 Meter groß

• Der Sonnenschutz hilft Webb, seine Instrumente bei Betriebstemperaturen unter 50 Kelvin (-370 F, - 233 C) zu halten.

• Die sonnenbeschienene Seite des Schildes hat eine Temperatur von 380 K (230 F, 110 C).

• Der Gesamtunterschied zwischen heller und dunkler Seite: 600 F, 343 C

• Der Schild besteht aus 5 Schichten

  • Jede Schicht verfügt über eine Vakuumisolierung

  • Der Abstand wirkt wie ein „Lichtleiter“, der eine Totalreflexion der IR-Strahlung ermöglicht (ähnlich wie bei Glasfasern).

    • Der genaue Abstand wird durch ein Spannsystem gesteuert

  • Die Form, die Schichten und der Abstand sind so konzipiert, dass die Wärme nach außen und vom Teleskop weg abgestrahlt wird.

• Der Schild besteht aus Kapton , einer Polyimidfolie, die in den 1960er Jahren von DuPont entwickelt wurde

  • Stabil von -269 bis +400 °C

  • Alle Schichten mit Aluminium beschichtet – ähnlich einem Teleskopspiegel

  • 2 sonnenseitige Schichten, ebenfalls mit dotiertem Silizium beschichtet, um die Reflexion der IR-Strahlung zu unterstützen

  • „Ripstop“-Nähte sind thermisch verklebt, um Schäden durch Meteoriteneinschläge einzudämmen.

    
    

    Warum ein Infrarotteleskop?

• Licht mit längerer Wellenlänge durchdringt Staub und Gas, die kürzere Wellenlängen blockieren oder streuen

• Olbers' Paradoxon: Wenn das Universum unendlich ist, müsste es in jeder Richtung einen Stern geben, egal wohin man schaut. Wenn das stimmt, warum ist der Himmel dann nicht in alle Richtungen gleichmäßig hell?

  • Die Antwort auf Heinrich Olbers‘ Frage lautet Staub und Gas.

  • Staub und Gas blockieren das sichtbare Licht. Je weiter ein Objekt entfernt ist, desto mehr Staub und Gas drängen sich zwischen ihm und dem Beobachter und verdecken die Sicht.

• Webb ist die Lösung der NASA für Olbers Paradoxon. Staub und Gas blockieren sichtbare, UV- und andere Wellenlängen, aber IR-Strahlung scheint durch.

• Denn der Blick in den Weltraum ist wie ein Blick zurück in die Zeit – je weiter weg (in Zeit und Raum), desto mehr Staub mischt sich ein.

• Das IR-Teleskop von Webb kann durch diesen Staub hindurchsehen und so weiter in die Vergangenheit und den Raum blicken.

  • Die Nahinfrarotkamera kann vom mittleren Infrarot bis in den roten und orangefarbenen Bereich des Spektrums sehen.

  • Webb kann bis zu einer Rotverschiebung von z=20 sehen, 180 – 200 Millionen Jahre nach dem Urknall, als die ersten Sterne und Galaxien entstanden.

Weiterführende Literatur und Ansichten:

In diesen Artikeln finden Sie weitere Informationen zum Erkunden dieser Themen: Von NASA.gov:

Erfahren Sie mehr über James Webb: https://jwst.nasa.gov/content/about/faqs/whoIsJamesWebb.html

Audio-Transkript von Webbs Treffen mit JFK: https://history.nasa.gov/JFK-Webbconv/index.html

JWST-Homepage auf NASA.gov: https://jwst.nasa.gov/

Erfahren Sie mehr über Webbs Spiegel: https://jwst.nasa.gov/content/observatory/ote/mirrors/index.html

Erfahren Sie mehr über Webbs Sonnenschutz: https://jwst.nasa.gov/content/observatory/sunshield.html

Erfahren Sie mehr über Webbs Infrarotdetektoren: https://jwst.nasa.gov/content/about/innovations/infrared.html

Weitere Informationen:

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