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JWST
Erstes Instrument für Hubble-Nachfolger fertig
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astronomie
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14. Mai 2012

Mit dem Instrument MIRI hat ein europäisches Konsortium jetzt das erste Instrument für den Hubble-Nachfolger, das James Webb Space Telescope, fertiggestellt und an die NASA übergeben. 200 Wissenschaftler und Ingenieure haben mehr als zehn Jahre an der Kombination aus Infrarotkamera und - spektrograf gearbeitet, die so empfindlich ist, dass sie eine Kerze auf einem der Jupitermonde nachweisen könnte. Der Start des Hubble-Nachfolgers ist für 2018 geplant.

James Webb Space Telescope

Der Start des Hubble-Nachfolgers ist für das Jahr 2018 vorgesehen. Bild: NASA / ESA / MPIA

Filterrad

Mit dem Filterrad des Instruments MIRI können mit hoher Präzision Masken und Filter vor dem Detektor positioniert werden. Bild: MPIA

 Das James Webb Space Telescope (JWST), der offizielle Nachfolger des Weltraumteleskops Hubble, soll ab 2018 das Zeitalter der ersten Sterne und die Entwicklungsgeschichte von Galaxien erkunden, Detailaufnahmen der Geburt von Sternen und Planetensystemen machen und die charakteristischen Eigenschaften von Planeten bestimmen, die ferne Sterne umkreisen. Damit dies gelingen kann, wird das JWST über einen für ein Weltraumteleskop gigantischen Spiegel verfügen, der einen Durchmesser von 6,5 Metern hat. Zum Vergleich: Der Spiegel des Weltraumteleskops Hubble hat einen Durchmesser von lediglich 2,4 Metern.

Ebenso wichtig wie ein möglichst großer Hauptspiegel zum Sammeln des schwachen Lichts fernen Objekte sind aber auch die Instrumente an Bord des Teleskops. Für den Hubble-Nachfolger sind insgesamt vier Instrumente geplant. Das erste dieser Instrumente, das Mid-Infrared Instrument ("Instrument für den mittleren Infrarotbereich", kurz MIRI) ist kürzlich fertiggestellt worden und wurde in der vergangenen Woche im Rahmen einer feierlichen Zeremonie im Institute of Engineering and Technology in London an die NASA übergeben.

Das JWST ist - wie schon das Weltraumteleskop Hubble, ein Gemeinschaftsprojekt, an dem außer der NASA auch die europäische Weltraumagentur ESA und die kanadische Raumfahrtagentur beteiligt sind. Das Instrument MIRI wurde von einem internationalen Konsortium von Wissenschaftlern aus verschiedenen ESA-Mitgliedsstaaten entwickelt und gebaut.

"MIRI ist in einem ganz bestimmten Wellenlängenbereich der Infrarotstrahlung, bei Wellenlängen zwischen 5 und 28 Mikrometern, empfindlich", erläutert Thomas Henning, Direktor am Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg und einer der leitenden Wissenschaftler des MIRI-Konsortiums. "Strahlung solcher Wellenlängen erlaubt es uns, in das Innere von Wolken zu blicken, in denen neue Sterne und Planeten entstehen. So können wir mit MIRI kosmische Geburten so genau und detailscharf untersuchen wie nie zuvor. Sogar Details der wirbelnden Scheiben aus Gas und Staub, in denen Planeten geboren werden, sollten wir ausmachen können."

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Bei diesen Wellenlängen wird MIRI außerdem in der Lage sein, Sternentstehungsprozesse in sehr frühen Galaxien nachzuweisen, und es wird den anderen JWST-Instrumenten dabei helfen können, die ersten Sterne im Universum zu identifizieren.

Die Konstruktion von MIRI stellt die Forscher und Ingenieure vor eine Reihe technischer Herausforderungen. "MIRI ist ein sehr vielseitiges Instrument - man kann seinen Detektoren verschiedene Filter und andere Elemente vorschalten, mit deren Hilfe MIRI diverse Arten von Bildern und Spektren gewinnen kann", erklärt Oliver Krause, der Leiter der Gruppe "Infrarotastronomie mit Weltraumteleskopen" des MPIA. "Doch wenn es um Weltraumteleskope geht, dann ist sogar eine vergleichsweise einfache Aufgabe wie jene, einen Filter hochpräzise vor einem Detektor zu platzieren, eine beachtliche Herausforderung. Nachdem das Filterrad beim Start der Ariane 5 gehörig durchgeschüttelt wurde, muss es anschließend mehrere Jahre komplett wartungsfrei funktionieren und dabei höchste Präzision sicherstellen - und das alles bei minus 266 Grad Celsius."

Krauses Gruppe hat dieses Problem gelöst und die Mechanik des Filterrades von MIRI konstruiert. Das MPIA war außerdem bei der Planung des elektrischen Systems des Instruments und bei diversen Funktionstests beteiligt.

Nach der Übergabe in der vergangenen Woche soll MIRI, verpackt in einem maßgefertigten Container, der das Instrument vor Feuchtigkeit schützt und eine konstante Temperatur gewährleistet, zum Goddard Space Flight Center der NASA im US-Bundesstaat Maryland gebracht werden. Dort beginnt dann der langwierige Prozess der Integration, bei dem MIRI mit den anderen Instrumenten und dann mit der Teleskopoptik zusammengeführt wird. Allein diese Integrationsphase wird Tests mit einer Gesamtdauer von zwei Jahren einschließen.

Der Start des James Webb Space Telescope ist für 2018 vorgesehen. Außer MIRI werden dann noch drei weitere wissenschaftliche Instrumente an Bord sein: NIRSPEC, ein Spektrograf für Nahinfrarotstrahlung, NIRCam, eine Kamera für Nahinfrarotstrahlung, und der Tunable Filter Imager (TFI). Anders als Hubble wird das Webb-Weltraumteleskop nicht die Erde umrunden, sondern am sogenannten zweiten Lagrange-Punkt in einer Entfernung von rund 1,5 Millionen Kilometern stationiert werden. Wartungs- und Reparaturmissionen kann es aus diesem Grund nicht geben. 

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siehe auch
JWST: Vereinbarung für Hubble-Nachfolger unterzeichnet - 18. Juni 2007
JWST: Deutsches Know-how für Hubble-Nachfolger - 6. Dezember 2005
NGST: Hubbles Nachfolger heißt James Webb - 11. September 2002
Links im WWW
Max-Planck-Institut für Astronomie
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