Endlich: Das Weltraumteleskop James Webb ist ins All gestartet

Nach mehreren Rückschlägen ist es nun geschafft: Am 25. Dezember startete mit dem James Webb Weltraumteleskop (JWST) das größte Teleskop in der Geschichte der Raumfahrt ins All. Trägerrakete war eine europäische Ariane-5-Rakete, mit der das JWST vom Raumfahrtzentrum Guayana bei Kourou in Französisch-Guayana aus abhob.

Teleskop der Superlative

Insgesamt ein Monat wird vergehen, bis das Teleskop seine Zielposition am Lagrange-Punkt L2 erreicht hat, 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Auf dem Weg dahin wird das JWST vorerst seine Sonnenschilde und Solarzellen ausklappen, um dann bis Mitte Januar auch den 6,5 Meter großen Hauptspiegel öffnen zu können, der aus insgesamt 18 mit Gold beschichteten Segmenten besteht. Sollte es unbeschadet seine endgültige Position erreichen, wird das Weltraumteleskop, das aus einer Kooperation der NASA, der ESA sowie der kanadischen Weltraumbehörde CSA hervorging, das größte seiner Art sein, das jemals im Einsatz war.

Blick bis zurück zum Urknall

Das James Webb Weltraumteleskop ist ein direkter Vorgänger des Hubble-Weltraumteleskop. Im Vergleich dazu nimmt das JWST zehnmal soviel Licht auf und ist hundertmal effizienter. Technisch vergleichbar ist es allerdings eher mit dem Infrarot-Weltraumteleskop Spitzer – nur tausendmal empfindlicher. Wie Spitzer nimmt das JWST langwelligere Infrarotstrahlung auf und kann so besonders weit ins Universum blicken. Dieses dehnt sich kontinuierlich aus, was dazu führt, dass das ultraviolette und sichtbare Licht, das von fernen Sternen ausgesendet wurde, ins Inrarotspektrum verschoben wird und somit von Weltraumteleskopen wie dem Spitzer und nun auch dem James Webb aufgenommen werden kann.

Die Erwartungen der Wissenschaft an das JWST ist relativ hoch. Die ForscherInnen hoffe, Einblicke in eine bisher sehr dunkle Zone zu erhalten. Hubbles Reichweite betrug maximal 13,4 Milliarden Lichtjahre. Um zurück bis in die Zeiten des Urknalls blicken zu können, wären nochmal einige Hundert Millionen Jahre mehr nötig. Dann könnte es möglich sein, mit dem JWST zurück in Zeiten zu blicken, in denen die ersten, möglicherweise anders zusammengesetzten Sterne und Galaxien entstanden.

JWST beobachtet kosmische Wolken

Aber auch andere Zonen des Alls sollen durch das JWST erschlossen werden. So wollen die AstronomInnen etwa kosmische Wolken beobachten, in denen neue Sterne und Planeten entstehen. Das Infrarot-Auge des Teleskops kann durch das Gas und den Staub der Wolken hindurch blicken und Schwarze Löcher, Quasare und die Bewegungen bisher unbekannter Galaxien beobachten. Auch bisher unentdeckte Exoplaneten können durch das Teleskop gefunden werden.

Auch deutsche Institutionen waren bei der Entwicklung des Teleskops beteiligt. MIRI, eine Kamera und ein Spektograf für langwelliges Infrarot, wurde am Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg entwickelt. „Unser Filter- und Gitterrad ist ein entscheidendes Bauteil, um in den Spektrallinien von Exoplanetenatmosphären verschiedene Gase aufzuspüren“, so Oliver Krause, der am MPIA beschäftigt ist. Die Kamera kann unter anderem Sauerstoff und Ozon aufspüren, sodass das JWST wertvolle Informationen für die Suche nach Leben im All beitragen: „Die Suche nach Leben oder gar einer ‚zweiten Erde‘ aber ist nicht Ziel der Mission. Wir werden überhaupt erst einmal die chemischen und physikalischen Parameter von Exoplaneten-Atmosphären verstehen müssen, etwas, das ohne das JWST bisher nicht möglich war“, so Krause weiter.

Präzise Technik mit Herausforderungen

Aus technischer Sicht stellt das JWST die ein oder andere Herausforderung dar. Seine Messinstrumente müssen extrem kühl betrieben werden, da abgestrahlte Wärme (bei der es sich ebenfalls um Infrarotstrahlung handelt), die Aufnahmen des Teleskops stören würde. Deshalb muss mit dem Betrieb des JWST gewartet werden, bis alle Restwärme aus den Instrumenten ins All entwichen ist. Dies wird etwa sechs Monate in Anspruch nehmen.

Das Teleskop befindet sich in einer fixen Umlaufbahn und ist nach außen gerichtet, also von der Erde weg. Auf der Innenseite befindet sich das Sonnenschild, das etwa die Fläche eines Tennisplatzes einnimmt und das JWST vor der Licht-und Wärmestrahlung von Sonne, Mond und Erde schützt. Außerdem ist dort die Antenne platziert. Da das Teleskop selber immer nach außen blickt, benötigt es ein komplettes Jahr, also eine Sonnenumlaufbahn, um den gesamten Himmel zu erfassen.

Der ursprüngliche Start war für 2007 geplant

Die Zeit bis zur endgültigen Inbetriebnahme im Sommer werden die WissenschaftlerInnen nutzen, um die Instrumente zu kalibrieren und die 18 Spiegelsegmente des 6,5 Meter großen Hauptspiegels auszurichten. Insgesamt 40 Millionen Arbeitsstunden unter der Beteiligung von hochspezialisierten Personal aus 14 verschiedenen Staaten flossen in den Bau des Teleskops ein. Die Planungsphase geht in das Jahr 1989 zurück – also sogar vor den Start des Hubble-Weltraumteleskops. Ende der 1990er-Jahre sprach man dann von einem Start im Jahr 2007, aus dem dann offensichtlich nichts wurde. Der Termin wurde mehrfach verschoben, während sich die Projektkosten auf insgesamt 9,7 Milliarden US-Dollar erhöhte. Umplanungen und Qualitätsmängel, die behoben werden mussten, trugen zu den gestiegenen Kosten bei. Allerdings gehen WissenschaftlerInnen weiter davon aus, dass das Potential des Teleskops die Kosten mehr als rechtfertigt.

via NASA

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