James Webb Space Telescope - Vortrag und Ausstellung
Das James-Webb-Space-Teleskop oder auch JWST befindet sich seit fast zwei Jahren im Weltall. Es gibt wohl kaum
jemanden, der sich auch nur entfernt für Astronomie oder Raumfahrt interessiert, der nicht schon Berichte und Bilder
dieses Ausnahmeteleskops gesehen hat. Umso überraschender war es, daß es den Verantwortlichen der VHS Mühlhausen
gelang, eine Wanderausstellung über das JWST für eine Woche in ihre Räumlichkeiten zu holen. Komplettiert wurde das
Angebot durch den Vortrag vor Frau Dr. Scheithauer, einer Astrophysikerin vom Max-Planck-Institut für Astronomie (MPI),
die an Entwicklung und Bau des Instruments direkt beteiligt war.
Die Veranstaltung war mit 40-50 Zuhörern, darunter vielen Jugendlichen, gut besucht. Es gab am Ende viel Beifall, und Frau Scheithauer mußte viele Fragen beantworten.
Der erste Teil des Vortrags war allgemein gehalten und erläuterte Zweck und Inhalt des Projekts: Was ist das für ein Teleskop, weshalb arbeitet es im IR-Bereich, weshalb nicht von der Erde aus, wo und in welcher Entfernung befindet es sich (ca. 1,5 Mio km), und weshalb am Lagrangepunkt L2. Es wurden die Hauptinstrumente vorgestellt: NIRCam (Kamera), NIRSpec und NIRISS (Spektrographen), die alle im Nah-Infrarotbereich (0,6 ... 5 μm) arbeiten und die von Industrieunternehmen aus den USA, Großbritannien und Kanada hergestellt wurden.
Das vierte Instrument, MIRI, wurde vollständig von einem wissenschaftlichen Konsortium in etwa 20 Einrichtungen in zehn europäischen Staaten entwickelt und hergestellt; auch das MPI war daran beteiligt. Darüber konnte die Referentin ausführlich und aus eigener Erfahrung berichten.
Das aus Kamera und Spektrographen bestehende Instrument arbeitet im mittleren IR- Bereich, von 5 bis 30 μm. Weil das der Bereich thermischer Strahlung ist, die überall dort entsteht, wo Geräte arbeiten, mußte das Gerät mittels Kryostaten noch zusätzlich bis auf 6K heruntergekühlt werden.
Etwas ausführlicher ging Frau Dr. Scheithauer auf die Entwicklung des Filterrades ein, die 2003 begann und an der sie mitwirkte. Es sitzt vor der Kamera und hat insgesamt 18 Positionen, die sich einzeln ansteuern lassen. Es enthält neben zehn schmal- bzw. breitbandigen Filtern auch vier Membransätze zur Abdeckung des Lichts eines Sterns, denn eine der Aufgaben von MIRI ist die Suche nach Exoplaneten, aber auch die Untersuchung entstehender Planetensysteme in der Nähe von Sternen.
Alle eingesetzten Materialien und Teile mußten sehr sorgfältig ausgewählt werden und eine sogenannte Weltraumqualifizierung nachweisen. Das erforderte strenge Tests, Resistenz in Bezug auf das Vakuum des Alls, die niedrigen Temperaturen, die hohe Strahlung sowie gegen starke Vibrationen, die beim Start der Trägerrakete auftreten. Das fertige Instrument wurde in Großbritannien getestet, 2012 der ESA und schließlich der NASA übergeben, wo der Zusammenbau des Teleskops und die finalen Tests (z.B. in der größten verfügbaren Kältekammer, in der auch schon die Apollo- Kapseln getestet wurden) erfolgten. Bei allen Tests, aber auch nach dem Start des Teleskops, mußte für jedes Instrument rund um die Uhr eine Besatzung vor Ort in Bereitschaft sein.
Es gab in der Timeline immer wieder größere Pausen, aus unterschiedlichsten Gründen. Einer der Gründe für die lange Entwicklungszeit war beispielsweise, daß fünf Technologien entwickelt und erprobt werden mußten, die es bisher auf der Erde noch nicht gab.
Schließlich wurde das Teleskop in zusammengefaltetem Zustand in eine Art Sarkophag verpackt und mit einem Schwerlasttransporter an die Westküste der USA gefahren, wo es unter höchster Geheimhaltung (was Ort und Zeitpunkt betraf) auf ein Schiff verladen und nach Französisch-Guayana, nach Kourou transportiert wurde, wo es mit der Ariane-Trägerrakete schließlich am 25.12.2021 nach mehreren wegen schlechten Wetters verschobenen Starts abhob und nach wenigen Wochen seine finale Position einnahm.
Der letzte Teil des Vortrags war der Inbetriebnahme, Test und Kalibrierung des Telekskops gewidmet. Es wurden Fotos gezeigt, die die Leistungsfähigkeit des Teleskops belegten (und die schon durch sämtliche Medien gingen).
Am Ende gab es viel Beifall für einen informativen, gelungenen Vortrag, und auch viele Fragen seitens der Zuhörer.
Der erste Teil des Vortrags war allgemein gehalten und erläuterte Zweck und Inhalt des Projekts: Was ist das für ein Teleskop, weshalb arbeitet es im IR-Bereich, weshalb nicht von der Erde aus, wo und in welcher Entfernung befindet es sich (ca. 1,5 Mio km), und weshalb am Lagrangepunkt L2. Es wurden die Hauptinstrumente vorgestellt: NIRCam (Kamera), NIRSpec und NIRISS (Spektrographen), die alle im Nah-Infrarotbereich (0,6 ... 5 μm) arbeiten und die von Industrieunternehmen aus den USA, Großbritannien und Kanada hergestellt wurden.
Das vierte Instrument, MIRI, wurde vollständig von einem wissenschaftlichen Konsortium in etwa 20 Einrichtungen in zehn europäischen Staaten entwickelt und hergestellt; auch das MPI war daran beteiligt. Darüber konnte die Referentin ausführlich und aus eigener Erfahrung berichten.
Das aus Kamera und Spektrographen bestehende Instrument arbeitet im mittleren IR- Bereich, von 5 bis 30 μm. Weil das der Bereich thermischer Strahlung ist, die überall dort entsteht, wo Geräte arbeiten, mußte das Gerät mittels Kryostaten noch zusätzlich bis auf 6K heruntergekühlt werden.
Etwas ausführlicher ging Frau Dr. Scheithauer auf die Entwicklung des Filterrades ein, die 2003 begann und an der sie mitwirkte. Es sitzt vor der Kamera und hat insgesamt 18 Positionen, die sich einzeln ansteuern lassen. Es enthält neben zehn schmal- bzw. breitbandigen Filtern auch vier Membransätze zur Abdeckung des Lichts eines Sterns, denn eine der Aufgaben von MIRI ist die Suche nach Exoplaneten, aber auch die Untersuchung entstehender Planetensysteme in der Nähe von Sternen.
Alle eingesetzten Materialien und Teile mußten sehr sorgfältig ausgewählt werden und eine sogenannte Weltraumqualifizierung nachweisen. Das erforderte strenge Tests, Resistenz in Bezug auf das Vakuum des Alls, die niedrigen Temperaturen, die hohe Strahlung sowie gegen starke Vibrationen, die beim Start der Trägerrakete auftreten. Das fertige Instrument wurde in Großbritannien getestet, 2012 der ESA und schließlich der NASA übergeben, wo der Zusammenbau des Teleskops und die finalen Tests (z.B. in der größten verfügbaren Kältekammer, in der auch schon die Apollo- Kapseln getestet wurden) erfolgten. Bei allen Tests, aber auch nach dem Start des Teleskops, mußte für jedes Instrument rund um die Uhr eine Besatzung vor Ort in Bereitschaft sein.
Es gab in der Timeline immer wieder größere Pausen, aus unterschiedlichsten Gründen. Einer der Gründe für die lange Entwicklungszeit war beispielsweise, daß fünf Technologien entwickelt und erprobt werden mußten, die es bisher auf der Erde noch nicht gab.
Schließlich wurde das Teleskop in zusammengefaltetem Zustand in eine Art Sarkophag verpackt und mit einem Schwerlasttransporter an die Westküste der USA gefahren, wo es unter höchster Geheimhaltung (was Ort und Zeitpunkt betraf) auf ein Schiff verladen und nach Französisch-Guayana, nach Kourou transportiert wurde, wo es mit der Ariane-Trägerrakete schließlich am 25.12.2021 nach mehreren wegen schlechten Wetters verschobenen Starts abhob und nach wenigen Wochen seine finale Position einnahm.
Der letzte Teil des Vortrags war der Inbetriebnahme, Test und Kalibrierung des Telekskops gewidmet. Es wurden Fotos gezeigt, die die Leistungsfähigkeit des Teleskops belegten (und die schon durch sämtliche Medien gingen).
Am Ende gab es viel Beifall für einen informativen, gelungenen Vortrag, und auch viele Fragen seitens der Zuhörer.
Blickfang und Höhepunkt der Ausstellung war ein Modell des JWST im Maßstab 1:10. Deutlich erkennbar ist der
Primärspiegel aus sechseckigen Segmenten, davor der Sekundärspiegel, darunter die aus fünf Lagen hauchdünner Folie
bestehende thermische Abschirmung. Antrieb, Steuerung, Stromversorgung befinden sich aunf der Unterseite, die
Instrumente hinter dem Primärspiegel.
An einem interaktiven Schaukasten konnte die Entstehung eines farbigen Bildes nachvollzogen werden, indem man drei mit unterschiedlichen Filtern erstellte Bilder übereinanderlegte.