Was kann das James-Webb-Weltraumteleskop?

Ein Wissenschaftler steht während des Tests vor dem James Webb Space Telescope

Finden Sie heraus, wie sich das Hubble-Weltraumteleskop und das neue James Webb-Weltraumteleskop vergleichen

Das James Webb Space Telescope (JWST) soll am 22. Dezember 2021 von der NASA ins All starten.

Es wurde oft als „Nachfolger“ des 1990 gestarteten Hubble-Weltraumteleskops bezeichnet. Aber wie ähnlich sind sie sich wirklich?



Finden Sie heraus, wie sich das James Webb-Weltraumteleskop und das Hubble-Weltraumteleskop mit den Astronomen des Royal Observatory Greenwich vergleichen lassen.

Start des James Webb-Weltraumteleskops

Aktueller Starttermin: 22. Dezember 2021

Was war Charles Darwin?

Voraussichtliche Startzeit: 12.20 Uhr GMT (7.20 Uhr EST)

Startort: Europas Weltraumbahnhof , Französisch-Guayana

Livestream starten: bald verfügbar

Welche Art von Licht sehen die Teleskope?

Hubble

JWST

Sichtbar und ultraviolett

Der Schwerpunkt von Hubble liegt auf sichtbarem und ultraviolettem Licht. Seine Instrumente können einen kleinen Teil des Infrarotspektrums von 0,8 bis 2,5 Mikrometer beobachten, aber nicht in dem Maße wie James Webb. Stattdessen konzentriert es seine einzigartigen ultravioletten (0,1 bis 0,4 Mikrometer) Fähigkeiten auf Arbeiten, die nicht vom Boden aus durchgeführt werden können, und seine sichtbaren Lichtinstrumente (0,4 bis 0,8 Mikrometer) auf die Erzeugung der hochauflösenden Bilder, mit denen wir am besten vertraut sind

Rot und Infrarot

JWST wurde entwickelt, um den infraroten Teil des Spektrums von 0,6 (Rotlicht) bis 28 Mikrometer (Infrarot) zu fokussieren. Dies bedeutet, dass es im ultravioletten Licht nicht wie Hubble sehen kann, aber auf infrarothelle Objekte wie extrem weit entfernte Galaxien fokussieren kann

Licht breitet sich in einem Bereich von Frequenzen entlang des elektromagnetischen Spektrums aus. Unsere Augen haben sich entwickelt, um das als „sichtbares Licht“ bekannte Band des Spektrums zu erkennen, was nicht überraschend ist, da unsere Atmosphäre viele der anderen Wellenlängen ausblendet.

Es gibt jedoch viele andere Formen von Licht, die wir sowohl innerhalb als auch außerhalb unserer Atmosphäre nicht sehen können.

Elektromagnetisches Spektrum NASA.

Infrarotlicht hat eine längere Wellenlänge und kann Objekte im Weltraum durchdringen, von denen sichtbares Licht blockiert wird, wie z. B. Gas und Staub. Aus diesem Grund können Bilder, die mit Teleskopen aufgenommen wurden, die Infrarotfrequenzen erkennen, Objekte jenseits dieser Wolken erkennen und klarer erscheinen als die mit anderen Teleskopen aufgenommenen.

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Vergleichsansichten von Mystic Mountain NASA/ESA/M. Livio & Hubble Team zum 20-jährigen Jubiläum

Vergleichsansichten von Mystic Mountain (NASA/ESA/M. Livio & Hubble 20th Anniversary Team)

Ersetzt das James Webb-Weltraumteleskop das Hubble-Weltraumteleskop?

Da JWST nicht die gleichen Lichtarten abdeckt, zu denen Hubble fähig ist, 'ersetzt' es nicht wirklich die gleichen Fähigkeiten, die Hubble hat.

Während wir jedoch die Fähigkeit verlieren werden, im ultravioletten Licht zu sehen, so wie es Hubble getan hat, wird JWST durch die Erweiterung des Wellenlängenbereichs auf Infrarotlicht Zugang zu einem Teil des Spektrums bieten, den Hubble nie hatte.

Wie groß sind die Weltraumteleskope Hubble und James Webb?

Hubble

James Webb

Hubble ist 13,2 Meter (43,5 Fuß) lang und sein maximaler Durchmesser beträgt 4,2 Meter (14 Fuß). Er hat ungefähr die Größe eines großen Lastwagens.

Hubbles Öffnung (der Teil, der Licht empfangen kann) hat einen Durchmesser von 2,4 Metern

Der JWST-Sonnenschutz ist etwa 22 x 12 Meter (69,5 ft x 46,5 ft) groß. Es ist etwa halb so groß wie ein 737-Flugzeug. Der Sonnenschutz hat ungefähr die Größe eines Tennisplatzes.

Die Öffnung von JWST beträgt 6,5 Meter im Durchmesser

Das JWST wird eine riesige Sonnenblende haben, die dazu dient, das Teleskop kühl zu halten. Dies ist für alle Weltraumteleskope wichtig, gilt aber insbesondere für Infrarotteleskope wie das JWST, da „warme“ Objekte viel Infrarotlicht ausstrahlen.

Wenn das Teleskop selbst nicht kühl gehalten wird, besteht die Gefahr, dass das Teleskop sich selbst für das Licht jedes Objekts blende, das es zu beobachten versucht.

Tennisplatz

Die wichtigste Verbesserung ist hier jedoch die Teleskopöffnung.

Dies ist effektiv die Größe des Lochs am Ende des Teleskops oder im Fall von Teleskopen wie diesem die Größe des Spiegels, der zum Sammeln des Lichts verwendet wird. Es entspricht der Pupille in der Mitte unseres Auges, dem dunklen „Loch“, das Licht hereinlässt.

Je größer die Öffnung, desto mehr Licht kann das Teleskop auf einmal sammeln und desto lichtschwächer kann es ein Objekt sehen.

Hubble kann mit seiner 2,4-Meter-Blende Objekte sehen, die mindestens 60.000 Mal lichtschwächer sind als das menschliche Auge (das dann durch den Einsatz von Kameras für Langzeitaufnahmen stark erweitert wird).

Mit einem fast dreimal breiteren Spiegel kann JWST Objekte sehen, die fast neunmal lichtschwächer sind als Hubble, sodass wir noch weiter in den Weltraum blicken können.

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Wie groß sind die Entfernungen zwischen den Teleskopen und der Erde?

Hubble

JWST

Das Hubble-Weltraumteleskop umkreist die Erde in einer Höhe von ~570 km

JWST wird die Erde nicht wirklich umkreisen. Stattdessen wird es am Lagrange-Punkt Erde-Sonne L2 sitzen. Dieser Punkt ist etwa 1,5 Millionen Kilometer weiter von der Sonne entfernt als die Erde

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Weltraumgestützte Teleskope haben gegenüber bodengestützten Teleskopen einen großen Vorteil. Da sie sich über der Atmosphäre befinden, müssen sie nicht durch die sich bewegende Luft blicken, um in den Weltraum zu sehen, was ihnen eine klarere Sicht ermöglicht, als dies die meisten bodengestützten Teleskope erreichen können. Sie werden auch vom Wetter nicht beeinflusst, was für Astronomen ein großes Problem sein kann.

Im Weltraum zu sein, macht es jedoch erheblich schwieriger, Dinge zu reparieren, die schief gehen. Hubble hatte bekanntlich beim Start einen kleinen Fehler in seinem Spiegel, der eine Mission in den Weltraum erforderte, um ihn zu beheben.

JWST wird keine solche Rettung haben. Mit 1,5 Millionen Kilometern Entfernung, weit mehr als je ein Mensch gereist ist, ist es nicht möglich, in den Weltraum zu fliegen und es zu reparieren, wenn etwas schief geht.

Es wird aus mehreren Gründen an einem so abgelegenen Ort platziert. Es hält das Teleskop von der reflektierten Strahlung der Erde fern, eine von vielen Möglichkeiten, dieses hochempfindliche Teleskop kühl zu halten. Es wird auch an einem Ort sein, an dem die Schwerkraft von Sonne und Erde zusammenarbeiten, was es einfacher macht, den Satelliten an Ort und Stelle zu halten.

Wie weit kann JWST in der Zeit zurückblicken?

Je weiter ein Objekt entfernt ist, desto weiter schauen wir in der Zeit zurück. Dies liegt an der Zeit, die das Licht braucht, um vom Objekt zu uns zu gelangen.

Mit dem größeren Spiegel des JWST wird es fast den gesamten Weg zurück zum Anfang des Universums vor etwa 13,7 Milliarden Jahren sehen können.

Mit seiner Fähigkeit, das Universum in Infrarotlicht mit längerer Wellenlänge zu betrachten, wird das JWST in der Lage sein, einige der am weitesten entfernten Galaxien in unserem Universum zu sehen, sicherlich einfacher als die Sicht von Hubble mit sichtbarem/ultraviolettem Licht.

Dies liegt daran, dass Licht von entfernten Objekten durch die Expansion unseres Universums gestreckt wird – ein Effekt, der als Rotverschiebung bekannt ist – und das Licht aus dem sichtbaren Bereich ins Infrarote schiebt.

Warum hat sich JWST so lange verzögert?

Weltraumprojekte dauern oft länger als erwartet, aber JWST hatte mehr Pech als die meisten anderen.

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Ursprünglich war geplant, im Jahr 2007 auf den Markt zu kommen, doch eine große Neugestaltung, steigende Kosten und Verzögerungen führten zu einer Verschiebung auf etwa 2018. Allerdings litt auch der Testzeitraum ab 2016 unter großen Verzögerungen, und eine weitere Verzögerung wurde durch die globale Pandemie des Jahres 2020.

Der Start war auf den 18. Dezember 2021 verschoben worden, dieser Termin wurde jedoch nach einem „Zwischenfall“ während der Startvorbereitungen auf den 22. Dezember verschoben. Die NASA sagte in einer Erklärung, dass sie das Problem untersuchen und den neuen Starttermin bestätigen werde.

Der Vorfall ereignete sich während des Betriebs der Satellitenvorbereitungsanlage in Kourou, Französisch-Guayana, die unter der Gesamtverantwortung von Arianespace durchgeführt wurde. Techniker bereiteten sich darauf vor, Webb an den Trägerraketenadapter anzuschließen, mit dem das Observatorium in die Oberstufe der Ariane-5-Rakete integriert wird. Ein plötzliches, ungeplantes Lösen eines Klemmbandes – das Webb am Adapter der Trägerrakete befestigt – verursachte im gesamten Observatorium eine Vibration.

NASA-Erklärung

Wenn das Wetter am Starttag nicht geeignet ist, ist möglicherweise mit einer kleinen Verzögerung zu rechnen, aber die Wissenschaftler hoffen, dass sich das JWST bis zum Jahresende im Orbit über der Erde befindet und darauf wartet, zu seiner letzten Ruhestätte bei L2 und am Anfang gebracht zu werden einer neuen Ära der Astronomie.

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