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Technik kurz erklärt Die Entwicklung des James Webb Space Telescope

Autor: M.A. Bernhard Richter

In unserer Serie „Technik kurz erklärt“ stellen wir jede Woche ein Meisterwerk der Konstruktion vor. Heute: Das James Webb Space Telescope

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Das James Webb Space Telescope - Wissenschaftler erhoffen damit Beweise für Leben in fernen Sternensystemen zu finden.
Das James Webb Space Telescope - Wissenschaftler erhoffen damit Beweise für Leben in fernen Sternensystemen zu finden.
(Bild: gemeinfrei / CC0 )

Selbst Helden müssen einmal in Rente gehen. Ein besonderer Held der Weltraumforschung ist das Hubble Teleskop - allerdings hat dieses Meisterwerk der Konstruktion auch schon mehr als 30 Jahre auf dem Buckel und ein bewegtes Leben hinter sich. Inklusive einer aufwändigen Augenoperation. Das Teleskop wird voraussichtlich 2024 allmählich seinen Orbit absenken und dann in der Atmosphäre verglühen.

Und auch wenn der Nachfolger noch nicht im Weltraum seinen aktiven Dienst tut - das James Webb Space Telescope ist endlich fertig.

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Warum aber überhaupt weltraumgestützte Teleskope?

Im Vergleich zu Bodenteleskopen haben Infrarotweltraumobservatorien - wie das Hubble und dann auch das James Webb - nicht das Problem der atmosphärischen Absorption von Infrarotlicht. Und dieses elektromagnetische Spektrum ist sehr wichtig für die Weltraumbeobachtung, denn im Vergleich zum sichtbaren Licht kann eine wesentlich höhere Bildauflösung erreicht werden.

Ein weiteres großes Problem ist die Kühlung - denn damit die Sensoren die Infrarot- oder auch Wärmestrahlung gut erkennen können, muss das Teleskop sehr kalt sein. Konstrukteure nutzen dafür Kryostaten mit flüssigem Stickstoff oder Helium.

Der Vorteil dieser Technik ist, dass das Teleskop "durch" den interstellaren Staub blicken kann. Dieser ist - einfach gesagt - kühler als Sterne und andere Himmelskörper.

Die enorme Größe des James Webb Space Telescope ist gut zu erahnen.
Die enorme Größe des James Webb Space Telescope ist gut zu erahnen.
(Bild: gemeinfrei / CC0 )

Schon ab 1989 wurde an einen Nachfolger für das Hubble Teleskop gedacht und erste Konzepte entstanden in den 1990er Jahren mit genaueren Vorstellungen und der Namensgebung nach dem 2. NASA Administrator James Webb im Jahre 2002. James Webb spielte eine Schlüsselrolle im Apollo-Projekt und war mit verantwortlich für eine wissenschaftliche Ausrichtung der NASA.

Ursprünglich sollte das Teleskop um die 1,6 Mrd Dollar kosten - im Oktober 2019 hatte das Projekt eine Höhe von etwa 10 Mrd. Dollar erreicht.

Diese Kostenexplosion weckt Erinnerungen an den Berliner Flughafen BER und auch hier waren es politische Unstimmigkeiten und Budgetänderungen der NASA durch verschiedene Regierungen und - ein weiteres Problem - man konnte sich nicht darauf einigen mit welcher Rakete das Teleskop sicher in den Weltraum schießen kann.

Immerhin scheinen die Probleme gelöst und der Start soll - voraussichtlich - am 31. Oktober 2021 an Bord einer als sehr zuverlässig geltenden Ariane 5 stattfinden. Diese europäische Rakete bringt das Teleskop dann an den rund 1,5 Mio km von der Erde entfernten Lagrange Punkt 2. Zum Vergleich: Das Hubble ist auf einer 547 km hohen Umlaufbahn um die Erde. An diesem Equilibriumspunkt werden die Anziehungskräfte von Sonne und Erde neutralisiert und so "steht" das Teleskop immer im gleichen Abstand zur Erde.

Größer, leichter, weiter, besser, schärfer

Das James Webb hat etwa der Hälfte der Masse des Hubble-Weltraumteleskops, aber sein Primärspiegel, ein goldbeschichteter Berylliumreflektor mit einem Durchmesser von 6,5 m, hat eine mehr als sechsmal so große Fläche von 25,4 m² bestehend aus 18 Sechseckspiegeln mit 0,9 m².

Damit das System - zusammen mit seinem fünf-lagigen Sonnenschutzschild - in den Frachtraum der Ariane 5 passt, faltet sich das Telekop ganz im Stile japanischer Origami-Faltkunst zusammen.

Eine der Hauptmissionen des Teleskops soll u.a. die Suche den Ursprüngen des Lebens sein. Das Teleskop wird in der Lage sein Planeten in fernen Sternensystemen direkt zu sehen und festzustellen ob diese in der Lage sind Leben zu tragen und vielleicht zu beweisen, dass wir nicht alleine im Weltall sind.

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Über den Autor

M.A. Bernhard Richter

M.A. Bernhard Richter

Redakteur Online/Print/Video, konstruktionspraxis – Alles, was der Konstrukteur braucht