Das Webb-Teleskop erhält die technologisch fortschrittlichste Kamera
Das Weltraumobservatorium JWST, das die NASA bis Ende 2021 starten will, ist das größte jemals gebaute Weltraumteleskop. Das Webb-Teleskop soll eine unglaublich komplexe Aufgabe erfüllen: Es soll infrarotes Licht aus den entlegensten Winkeln des Universums sammeln, damit Wissenschaftler seine Struktur und die Art seines Ursprungs untersuchen können.
Die meisten kosmischen Körper – insbesondere Planeten und Sterne, aber auch der Staub und das Gas, aus denen sie entstanden sind – senden Wärmestrahlung (Infrarotlicht) aus. Viele andere Objekte tun dasselbe, z. B. Menschen, Fernsehgeräte, Kaffeemaschinen… Das bedeutet, dass die vier Infrarotinstrumente von JWST durch ihr eigenes Infrarotlicht gestört werden.
Die technischen Komponenten des Webb-Teleskop
Um diese Emissionen zu reduzieren, müssen die Geräte wirklich kalt sein (-233°C). Doch damit das Teleskop richtig funktioniert, muss die Temperatur der Detektoren im MIRI-Instrument noch niedriger sein (-266 °C). Das ist nur ein paar Grad wärmer als der absolute Nullpunkt, die hypothetisch niedrigste mögliche Temperatur (-273,15 °C). In der Praxis ist dies unerreichbar, da es überhaupt keine Wärme geben darf.
Beim Start des Webb-Teleskops wird ein riesiger Sonnenschutzschild aufgestellt, um MIRI und den Rest des Instruments vor der Wärmestrahlung der Sonne zu schützen und ihm eine passive Kühlung zu ermöglichen. Nach etwa 2,5 Monaten im Weltraum wird die Kryogenanlage des Observatoriums damit beginnen, die Temperatur der MIRI-Detektoren für neunzehn Tage auf die erforderlichen -266 °C zu senken.
Probleme mit der Kühlung
In der Presse wird Konstantin Penanen zitiert, ein Spezialist für kryogene Ausrüstungen, der für eines der NASA-Labors (JPL, Südkalifornien) arbeitet, das das MIRI-Raumfahrzeug betreibt: „Die Abkühlung von Objekten auf der Erde auf ultratiefe Temperaturen ist kein großes Problem, was normalerweise für industrielle oder wissenschaftliche Zwecke getan wird. Solche bodengestützten Geräte sind jedoch extrem sperrig. Für ein Weltraumobservatorium wird ein kompakter, energieeffizienter Kühler mit hoher Zuverlässigkeit benötigt, denn wir können nicht einfach hingehen und eine Störung beheben. Dies sind ernsthafte Herausforderungen, die es zu bewältigen galt.
Unmittelbar nach dem Start wird das James Webb das wichtigste Weltraumteleskop der Menschheit sein. Das Observatorium soll die Rätsel des Kosmos lösen, ferne Welten in der Nähe verschiedener Sternensysteme erforschen und die geheimnisvollen Strukturen und Prozesse untersuchen, die das Universum hervorgebracht haben. Das Observatorium ist ein internationales Programm unter der Leitung der NASA. Europäische und kanadische Raumfahrtagenturen sind ebenfalls beteiligt.
MIRI wurde gemeinsam von der NASA und der ESA entwickelt. Das Jet Propulsion Laboratory leitete die amerikanischen Bemühungen zur Entwicklung von MIRI, während eine internationale Allianz von astronomischen Forschungsinstituten in Europa die ESA unterstützt. Das amerikanische MIRI-Wissenschaftsteam wird von George Ricoeur von der Universität von Arizona geleitet, das europäische Team von Gillian Wright.
Die Hightech-Nahinfrarotkamera wird das Hauptabbildungsinstrument des Teleskops sein. Es basiert auf MerCadTel-Detektoren. Das Gerät arbeitet in einem Bereich von 0,6 bis fünf Mikrometern. Es wurde von der Universität von Arizona und einer Abteilung der Lockheed Martin Corporation entwickelt.