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James Webb-Weltraumteleskop Unser neues Auge im All

Seit Anfang 2022 ist das neue James Webb-Weltraumteleskop im Weltall und richtet sein scharfes Auge auf ferne Objekte. Es soll noch tiefer ins Universum blicken als das Hubble-Weltraumteleskop. Die ersten Bilder übertreffen alle Erwartungen.

Stand: 23.08.2022

Nun geht es wirklich, endlich, los: Das neue James Webb-Weltraumteleskop liefert uns bestechende Aufnahmen aus dem Weltall frei Haus. Der Nachfolger des bewährten, aber betagten Hubble-Teleskops hat Anfang 2022 seinen Arbeitsplatz im Weltall erreicht.

Dafür musste es nicht nur 1,5 Millionen Kilometer durch den Weltraum reisen, sondern auch zunächst seinen aus 18 Segmenten bestehenden Teleskop-Spiegel ausklappen und seinen Sonnenschild entfalten: Das galt als kompliziertestes Manöver der gesamten Mission. Danach wurden die Spiegel ausgerichtet. Drei Monate dauerte es, bis sie genau so justiert waren, dass sie wirklich scharfe Bilder an die Instrumente von James Webb liefern. Die NASA jubelt: Die Qualität der Bilddaten sei besser als die optimistischsten Hoffnungen.

Ein gelungener Start für das James Webb-Weltraumteleskop

Das erste Bild mit dem JWST ist ein "Deep Field"

Im Juli 2022 stellten die drei am James Webb-Weltraumteleskop beteiligten Raumfahrtagenturen NASA, ESA und CSA die ersten, spektakulären Bilder ihres Weltraumteleskops der Öffentlichkeit vor: Bereits jahrelang zuvor hatten alle Beteiligten darüber beraten, wohin das James Webb-Weltraumteleskop als Erstes blicken sollte. Diese Bilder waren nur der Startschuss für das eigentliche wissenschaftliche Arbeiten.

Nachfolger des Weltraumteleskops Hubble

Das James Webb-Teleskop, aufgenommen nach der Trennung von der Rakete, die es ins All brachte.

Das James Webb-Weltraumteleskop (James Webb Space Telescope - JWST) soll die Frühzeit des Universums erforschen. Das Infrarot-Teleskop gilt als Nachfolger des Hubble-Weltraumteleskops, das seit mehr als dreißig Jahren die Erde umrundet. Eigentlich hätte das James Webb-Teleskop schon vor vielen Jahren ins All starten sollen, doch es kam immer wieder zu erheblichen Verzögerungen. Am 25. Dezember 2021 war es aber soweit: Das Weltraumteleskop startete ins All.

Am Lagrange-Punkt L2 - auf der sonnenabgewandten Seite der Erde

Der Lagrange-Punkt L2 der Erde

Vier Wochen später erreichte das James Webb-Teleskop Ende Januar 2022 seine endgültige Position: eine Umlaufbahn um den sogenannten zweiten Lagrange-Punkt. Der liegt rund 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt auf ihrer sonnenabgewandten Seite. James Webb ist dadurch in immer gleicher Entfernung zur Erde - etwa viermal weiter entfernt als der Mond -, kreist aber nicht um die Erde, sondern mit ihr um die Sonne, immer auf unserer Nachtseite.

James Webb wurde hier positioniert, damit die Wärme der Sonnenstrahlen die temperaturempfindlichen Sensoren des Teleskops nicht stört.

Lagrange-Punkte - was ist das?

Die nach Joseph-Louis Lagrange benannten Punkte sind fünf Orte in einem System zweier Himmelskörper - etwa der Erde und der Sonne -, an denen ein gravitatives Gleichgewicht eintritt und sich ein Objekt ohne Antrieb hält. Ein Mond oder Satellit an einem der fünf Punkte kreist mit der Erde um die Sonne, auf der gleichen Umlaufbahn. Die Lagrange-Punkte L1 und L2 liegen dabei auf der Verbindungslinie Erde-Sonne, nahe an der Erde als masseärmeren Körper. L3 liegt auf der entgegengesetzten Seite der Sonne, L4 und L5 "laufen" der Erde in ihrem Orbit voraus bzw. hinterher.

Erstes Foto zur Erde gefunkt

Am 11. Februar twitterte die NASA das erste Bild, das das riesige Teleskop in den Weiten des Alls aufgenommen hat. Das Foto war noch ein bisschen verschwommen und zeigt den Stern HD 84406 aus dem Sternbild Großer Bär. Auf dem schwarzen Hintergrund sind 18 verschwommene Lichtpunkte zu sehen, die alle den gleichen Stern abbilden. Er wird durch die Hauptsegmente der 18 Spiegel reflektiert - ein Spiegel-Selfie also.

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NASA - Freitag, 11. Februar 2022, 16:59 Uhr
Focus! @NASAWebb’s Near Infrared Camera, or NIRCam, recently became operational and captured this “selfie” of the telescope’s primary mirror. Webb will continue aligning its 18 mirrors over the next three months before it can #UnfoldtheUniverse: https://t.co/ppajknCrBm https://t.co/ogx5OVe1Ue

Focus!
@NASAWebb’s Near Infrared Camera, or NIRCam, recently became operational and captured this “selfie” of the telescope’s primary mirror. Webb will continue aligning its 18 mirrors over the next three months before it can #UnfoldtheUniverse: https://t.co/ppajknCrBm https://t.co/ogx5OVe1Ue | Bild: NASA (via Twitter)

James Webb-Teleskop schon sehr lange geplant

Das in den 1990er-Jahren konzipierte Projekt JWST war ursprünglich schon für das Jahr 2002 angedacht. Dann wurde der Beginn immer wieder verschoben. 2018 hatte die Weltraumbehörde NASA schließlich angekündigt, sie brauche mehr Zeit, um das Riesenteleskop zusammenzubauen. Auch die ursprünglich geplanten Kosten sind längst auf ein Vielfaches angewachsen. Inzwischen ist das Space Webb-Teleskop ein Gemeinschaftsprojekt der US-amerikanischen, europäischen und der kanadischen Weltraumbehörde (NASA, ESA und CSA).

Weltraum-Teleskop mit 25 Quadratmeter großem Spiegel

Der Hauptspiegel des James Webb-Teleskops bei Tests in der Montagehalle.

Die Mission ist zunächst auf fünf Jahre ausgelegt. Die beteiligten Weltraumorganisationen - die US-amerikanische NASA, die europäische ESA und die kanadische CSA - planen aber, mit dem James Webb-Teleskop zehn Jahre lang den Weltraum zu erforschen.

Eines der wichtigsten Teile des Teleskops ist der Hauptspiegel. Er besteht aus 18 sechseckigen Segmenten, die im Weltraum entfaltet wurden. Zusammen haben sie einen Durchmesser von 6,5 Metern und eine Fläche von rund 25 Quadratmetern.

James Webb sucht nach den Anfängen des Universums

James Webb-Teleskop im All (Illustration)

Das James Webb-Weltraumteleskop soll an seinem Bestimmungsort im All nach dem Licht der ersten Sterne und Galaxien nach dem Urknall suchen. James Webb wird sich vor allem im Infrarotbereich von Licht "umsehen" und nach Galaxien und hellen Objekten suchen, die in der Frühzeit des Universums entstanden sind. Auch wie Sterne und Planeten entstehen, wird das Weltraum-Teleskop erkunden und dazu insbesondere protoplanetarische Scheiben um Sonnen in den Blick nehmen.

Die wissenschaftlichen Aufgaben des James Webb-Weltraumteleskops

  • Suche nach dem Licht der ersten Sterne und Galaxien, die nach dem Urknall entstanden sind.
  • Herausfinden, wie sich Galaxien von ihrer Entstehung an bis heute entwickelt haben.
  • Beobachten, wie Sterne entstehen, beginnend bei den ersten Stufen der Bildung von Planetensystemen.
  • Messen der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Planetensystemen und die Erforschung, ob dort Leben möglich ist.

Webb liefert Bilder aus den Tiefen des Weltalls

Das James Webb-Weltraumteleskop ist der Erde verhältnismäßig nah, daher kann die NASA mit einer hohen Datenübertragungsrate rechnen. Das Teleskop wird hauptsächlich Daten im Infrarotbereich sammeln, es wird aber auch Bilder im sichtbaren Lichtspektrum aufnehmen. Seine Sensoren sind empfindlicher als die des Weltraumteleskops Hubble und mit seinem riesigen Spiegel kann es bis zu zehn Mal mehr Licht sammeln. Darum wird das JWST noch weiter in die Vergangenheit des Universums blicken, als Hubble das je konnte.

Instrumente des James Webb-Teleskops

  • NIRCam (Near Infrared Camera): Die Infrarotkamera ist der wichtigste Bildlieferant des Teleskops. Das Instrument soll unter anderem das Licht der ersten Sterne nach dem Urknall aufnehmen.
  • MIRI (Mid Infrared Instrument): Kombination aus Kamera und Spektrograf für Wellenlängen im Infrarotbereich. Damit sollen ähnlich spektakuläre Aufnahmen wie von Hubble möglich sein.
  • NIRSpec (Near Infrared Spectograph): Das "Superauge" des Teleskops wurde im Auftrag der ESA in Ottobrunn und Friedrichshafen entwickelt. Es kann die schwächste Strahlung der ersten Galaxien analysieren und bis zu 100 Himmelskörper wie Galaxien oder Sterne gleichzeitig erfassen.
  • FGS/NIRISS (Fine Guidance Sensor/Near InfraRed Imager and Slitless Spectrograph): Dieses Instrument dient der präzisen Ausrichtung des Teleskops.

Namensgeber James Webb

James Edwin Webb

James Webb 1965 im Gemini-Simulator | Bild: NASA

James Webb, der Namensgeber des Weltraumteleskops

James Edwin Webb wurde 1906 in North Carolina geboren, studierte Erziehung und wurde später Pilot. Danach studierte er Jura und arbeitete für verschiedene Politiker in Washington. Ab 1944 kämpfte er als Pilot im Zweiten Weltkrieg.

Nach dem Krieg kehrte er zurück nach Washington, arbeitete im Finanzministerium und für Präsident Harry S. Truman. 1961 – nach einem Intermezzo in einem Erdölunternehmen – nahm er den Posten des Direktors der NASA an.

Strippenzieher für die Mondlandung

James Webb (hinten links) im Weißen Haus bei Präsident John F. Kennedy

Webb kannte sich zwar kaum mit Raketentechnik aus, aber er verfügte durch seine jahrelange Arbeit in Washington über zahlreiche Kontakte in die Politik. Er wollte John F. Kennedys Wunsch wahr werden lassen: Den ersten amerikanischen Astronauten noch vor 1970 auf den Mond zu schicken. Dazu umwarb er Geldgeber und Entscheider, bis er schließlich das Apollo-Programm auf den Weg gebracht hatte.

Unglück am Boden

Ausgebrannte Apollo-1-Kapsel

"Uns allen war klar, dass so etwas irgendwann einmal passieren würde, aber wer hätte gedacht, dass sich die erste Weltraumtragödie am Boden abspielen würde?", sagte James Webb am 27. Januar 1967 zu Reportern. Kurz zuvor war ein Feuer an Bord der Apollo 1-Kapsel ausgebrochen, bei dem alle drei Astronauten ums Leben kamen.

Enttäuschter Rücktritt

Crew der Mondlandugnsmission Apollo 11

In den späten 1960er-Jahren bekam die NASA zunehmend Gegenwind. Weltraumvisionär John F. Kennedy war tot, die USA steckten mitten im Vietnam-Krieg und in der Öffentlichkeit kam die Frage auf, ob der Traum von der Mondlandung all die Millionen Dollar wirklich wert sei.

Im Oktober 1968 trat James Webb frustriert von seinem Posten als Direktor zurück: "Wir geben das Weltall auf, bevor wir überhaupt das erste Mal hingeflogen sind." Apollo 11 landete nur wenige Monate später, am 20. Juli 1969, auf dem Mond. James Webb starb 1992.


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