Spiegel fertig für NASAs neues James Webb Space Telescope

BOULDER, Colo - Eines der schwierigsten Teile des riesigen neuen Weltraumteleskops der NASA, das Gebäude seines ultramodernen Spiegelsystems, ist nun fertiggestellt und die Spiegel sind zur Auslieferung bereit.

Abschiedszeremonien, die hier am 15. August bei Ball Aerospace stattfanden, begrüßten die Fertigstellung von 18 Beryllium-Primärspiegelsegmenten für das James Webb Space Telescope (JWST), das als Nachfolger des ehrwürdigen Hubble-Weltraumteleskops der NASA angekündigt wurde. Ball ist auch verantwortlich für die sekundären und tertiären Spiegel von JWST, eine feine Lenkspiegelbaugruppe und mehrere technische Entwicklungseinheiten.

Ball ist der wichtigste Subunternehmer des Herstellers Northrop Grumman für die optische Technologie und das leichte Spiegelsystem von JWST im Herzen des Teleskops - ein astronomisches Projekt, das jetzt etwa 8,7 Milliarden Dollar kostet und im Herbst 2018 lanciert werden soll.

Erfolgsgeschichte

Das JWST-Spiegelsystem umfasst 18 goldbeschichtete, ultrasmooth, 4,2-Fuß (1,3 Meter) hexagonale Spiegelsegmente, die den 21,3-Fuß (6,5 m) Hauptspiegel umfassen. Beim Start wird es der größte jemals im Weltraum geflogene Spiegel sein. [Fotos: Bau des James Webb Space Telescope]

Unten auf dem Boden, wo die verpackten Spiegel für die NASA bereit sind, sind Etiketten wie "stack stack ... this side up" und "critical space flight hardware" zu sehen.

Ein Faltschema ermöglicht, dass die Hauptspiegelsegmente für ihre spätere Entfaltung im Weltraum auf Europas Trägerrakete Ariane 5 passen. Das Ausrichten der Spiegelsegmente und das Anpassen der Krümmung des Hauptspiegels erfolgt über ungefähr zwei Monate.

Es hat rund acht Jahre gedauert, bis die Spiegel fertiggestellt waren, sagte Paul Lightsey, ein Ingenieur für Ballmissionssysteme für das optische System von JWST.

"Wir haben eine wirklich schöne Erfolgsgeschichte", sagte Lightsey zu ProfoundSpace.org. "Wir konnten zeigen, wie lange es dauerte, bis der erste Spiegel und dann jeder nachfolgende Spiegel poliert wurde. Als wir zu den späteren Spiegeln aufstiegen, brauchten wir die Hälfte der Zeit, die für den ersten Spiegel benötigt wurde."

Diese 18 Beryllium-Spiegelsegmente werden durch einen Computer-gesteuerten Aktuator zusammengeführt. Sie passen jedes der Spiegelsegmente an, um Fehler zu korrigieren und sind der Schlüssel, um JWST die Möglichkeit zu geben, qualitativ hochwertige, scharfe Bilder zu erzeugen.

"Eine der Schwierigkeiten bei der Herstellung von Spiegeln besteht darin, die Krümmung genau so zu machen, wie Sie es möchten", sagte Lightsey. JWSTs Spiegel können etwas geschoben und gezogen werden, um die Krümmung nach rechts und nach oben, unten und zur Seite zu bringen, sagte er.

Lebenszeit bei L2

Allison Barto, JWST-Programmmanager bei Ball Aerospace, sagte, die Beryllium-Spiegel könnten nicht zu schwer sein.

"Wir mussten über 90 Prozent des Materials auf der Rückseite der Spiegel herausnehmen, um sie so leicht zu machen, dass 18 von ihnen ins Weltall gelangen", sagte sie.

Da JWST ein Infrarot-Teleskop ist, müssen die Spiegel und Aktoren bei Temperaturen von bis zu minus 400 Grad Fahrenheit (minus 240 Grad Celsius) funktionieren.

Lightsey sagte, dass das JWST-Projekt eine Fünf-Jahres-Mission sein wird, aber ein Ziel von 10 Jahren nach der Inbetriebnahme hat. Ausgestattet mit einem fünfschichtigen Sonnenschild wird JWST bei superkalten Temperaturen an einem Punkt etwa 930.000 Meilen (1,5 km) von der Erde aus operieren, der als Lagrange Point 2 oder L2 bekannt ist.

Bei L2 bedeutet das Gleichgewicht der Anziehungskraft, dass das Teleskop mit der Erde mithalten wird, wenn es um die Sonne geht. Die Gravitationskräfte der Sonne und der Erde können an diesem Punkt ein Raumfahrzeug fast halten, so dass es relativ wenig Raketenschub braucht, um das Raumfahrzeug in der Umlaufbahn um L2 zu halten.

JWST's To-Do-Liste

JWST sollte Wissenschaftlern helfen, nach dem Urknall nach dem ersten Licht zu suchen, zu bestimmen, wie Galaxien entstanden sind und die Geburt von Sternen und protoplanetaren Systemen beobachten, haben NASA-Beamte gesagt. [Der Urknall zum Jetzt in 10 einfachen Schritten]

Aber die astronomische Aufgabenliste des JWST umfasst jetzt auch das Beobachten außerirdischer Planeten ... Das Instrument wird auch die Eigenschaften von Planetensystemen und vielleicht die Ursprünge des Lebens untersuchen.

"Das war nicht Teil des ursprünglichen Plans ... aber dieses Instrument kann Planeten betrachten, die andere Sonnen umkreisen," sagte Blake Bullock in der JWST Geschäftsentwicklung bei Northrop Grumman, dem Hauptauftragnehmer für das riesige Raumfahrzeug. Das Teleskop hat die Fähigkeit, nach Biomarkern zu suchen, wie etwa Wasser in der Atmosphäre eines Planeten, der eine andere Sonne umkreist, sagte sie.

"Es wird dir nicht den blassblauen Punkt geben ... aber es könnte dir eine verzerrte Linie geben, die sagt, dass es Kohlenstoff geben könnte ... es könnte einen Ozean geben", sagte Bullock.

Geoff Yoder, der JWST-Programmmanager der NASA, sagte gegenüber ProfoundSpace.org, dass das Teleskop für einen Start im Oktober 2018 auf Kurs ist. Es folgen jedoch noch Schlüsselintegrationstests für das vollständig montierte und instrumentierte Observatorium.

Yoder sagte, dass die Arbeiten in diesem Monat in einer Testkammer der Apollo-Ära im Johnson Space Center der NASA in Houston abgeschlossen wurden, um den integrierten JWST bei kryogenen Temperaturen zu testen - bei minus 424 Grad Fahrenheit (minus 253 Celsius) oder kälter.

Zurück zum Anfang der Zeit

Matt Mountain, Direktor des Space Telescope Science Institute in Baltimore, wies auf die Größe von JWST hin.

"Hubble ist so groß wie ein Schulbus", sagte Mountain. "JWST ist so groß wie ein Tennisplatz."

JWSTs Spiegel sind so flach, dass, wenn man sie quer durch die Vereinigten Staaten zieht, "die größte Beule nicht größer als zwei Zoll ist. So glatt sind diese Spiegel", fügte Mountain hinzu.

Der NASA-Chefwissenschaftler Waleed Abdalati unterstrich die zukünftigen Fähigkeiten von JWST. "Die Dinge, die zu Hubble verschwimmen, werden scharf sein.Und die Dinge, die Hubble nicht kennt, sind dort zu beobachten, zurück bis zum Beginn der Zeit, so wie wir sie verstehen. "

Leonard David berichtet seit mehr als fünf Jahrzehnten über die Weltraumindustrie. Er ist Gewinner des letztjährigen Preises des National Space Club Press und ehemaliger Chefredakteur der Magazine Ad Astra und Space World der National Space Society. Er schreibt seit 1999 für ProfoundSpace.org.