👉 Der nachfolger vom Hunnel Telescope das James Webb Space Telescope

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James-Webb-Weltraumteleskop

Das James-Webb-Weltraumteleskop (engl.: James Webb Space Telescope, abgekĂŒrzt JWST oder Webb) ist ein Infrarot-Weltraumteleskop als gemeinsames Projekt der Weltraumagenturen NASA, ESA und CSA, das nach jahrelangen Verzögerungen am 25. Dezember 2021 in den Weltraum starten soll.

Das JWST wird zu dem etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernten Lagrange-Punkt L2, fliegen und dort laut Planung operieren.

Das Teleskop wurde zunĂ€chst unter der Bezeichnung Next Generation Space Telescope geplant, bis man sich 2002 fĂŒr eine Benennung nach dem frĂŒheren NASA-Administrator James Edwin Webb entschied. Es kann als wissenschaftlicher Nachfolger des Hubble-Teleskops gesehen werden und ĂŒbertrifft dessen Leistungen bei Weitem. WĂ€hrend Hubble im sichtbaren, nahen ultravioletten und nahen infraroten Spektrum arbeitet, ist JWST auf Infrarotastronomie spezialisiert, somit ist es auch der Nachfolger des Spitzer-Teleskops.

Aufgaben
Das JWST hat vier wissenschaftliche Hauptaufgaben:

Die Suche nach den ersten leuchtenden Objekten und Galaxien, die nach dem Urknall und dem darauf folgenden dunklen Zeitalter vor 13,5 Milliarden Jahren entstanden sind.
Verbesserung des VerstÀndnisses der Strukturbildungsprozesse im Universum.
Die Untersuchung der Entstehung – und Weiterentwicklung – von Galaxien, Schwarzen Löchern, Sternen und Planetensystemen, insbesondere die Erforschung von protoplanetarischen Scheiben.
Untersuchung von Exoplaneten, ihrer AtmosphĂ€re und etwaige Eignung fĂŒr Leben
Das JWST reagiert teilweise 100-fach empfindlicher auf elektromagnetische Wellen als das Hubble-Teleskop. Dies ermöglicht es dem JWST, verdeckte Bereiche des Sonnensystems zu enthĂŒllen, in das Innere von Sternentstehungsgebieten zu schauen und die chemische Zusammensetzung der AtmosphĂ€ren von Exoplaneten detaillierter zu analysieren.

Das JWST untersucht WellenlĂ€ngen von 0,6 bis 28 ”m im WellenlĂ€ngenbereich des sichtbaren Roten bis in das mittlere Infrarot. Licht aus weit entfernten und damit auch frĂŒhen Regionen des Universums wird durch die kosmologische Rotverschiebung in diesen Bereich verschoben. Infrarotlicht wird auch von kĂŒhlen Objekten ausgestrahlt und kann interstellare Gaswolken besser durchdringen als sichtbares Licht.

Das Projekt ist fĂŒr eine Dauer von fĂŒnf Jahren geplant, der Treibstoffvorrat reicht fĂŒr eine VerlĂ€ngerung des Wissenschaftsbetriebs auf zehn Jahre.

Starttermin, Finanzierungen und Vorbereitungen
Die anfĂ€ngliche Planung war ein Start im Jahr 2011. SpĂ€ter war ein Start im Jahr 2014 mit einer Ariane 5 geplant.[6] FĂŒr Bau und zehnjĂ€hrigen Betrieb waren die notwendigen 3,3 Milliarden Euro auf US-amerikanischer Seite zunĂ€chst gesichert. Aufgrund der enorm gestiegenen Kosten empfahl der Wissenschaftsausschuss des US-ReprĂ€sentantenhauses jedoch am 13. Juli 2011, den Bau des Teleskops zu stoppen. Die Baukosten wurden von der NASA zu der Zeit auf 8,7 Milliarden US-Dollar geschĂ€tzt. Bis dahin waren etwa 3 Milliarden US-Dollar (2,6 Mrd. €) ausgegeben worden, und etwa 75 % der notwendigen Komponenten waren angeschafft, darunter die meisten wissenschaftlichen Instrumente. Auch alle Elemente des PrimĂ€rspiegels waren fertiggestellt. Im Dezember 2014 galt die Finanzierung inkl. Betriebskosten der ersten fĂŒnf Jahre wieder als gesichert, und ein Start wurde frĂŒhestens 2018 erwartet.

Im November 2015 wurde mit der Endfertigung begonnen. Bis Anfang Februar 2016 wurden die 18 Segmente des PrimĂ€rspiegels installiert. Im November 2016 konnten am Spiegel erste Messungen der optischen Eigenschaften durchgefĂŒhrt werden. Am 18. Dezember 2015 wurde der Liefervertrag fĂŒr die Ariane-5-Rakete unterzeichnet. Der Flug war zunĂ€chst fĂŒr FrĂŒhjahr 2019 geplant[12] und wurde dann auf frĂŒhestens Mai 2020 verschoben, nachdem verschiedene QualitĂ€tsmĂ€ngel erkannt worden waren. Unter anderem gab es Probleme mit den Steuertriebwerken und beim Entfalten des Sonnenschildes. Mehrfach waren Folien des Sonnenschilds gerissen. Bei einem Vibrationstest fielen Schrauben und Unterlegscheiben aus dem Teleskop. Es folgten weitere Verschiebungen, unter anderem weil nach dem Transport zum Weltraumbahnhof ein Klemmband locker war und wegen unpassenden Wetterbedingungen.

Im Jahr 2018 wurden die Gesamtkosten der Mission auf 9,66 Milliarden US-Dollar eingeschĂ€tzt, davon 8,8 Milliarden US-Dollar an Entwicklungskosten.[16] Bis Dezember 2021 beliefen die Kosten 9,7 Milliarden US-Dollar. Es handelt sich damit um das teuerste wissenschaftliche Projekt in der unbemannten Raumfahrt. Die ESA ist am JWST mit rund 300 Millionen Euro direkt beteiligt. Darin sind der Start mit einer Ariane-5-Rakete, das NIRSpec-Instrument, die optische Bank fĂŒr das MIRI-Instrument und Personal (Astronomen der ESA) im wissenschaftlichen Missionszentrum (Space Telescope Science Institute) in Baltimore, USA enthalten. Insgesamt rechnet die ESA fĂŒr den eigenen Anteil mit Kosten im Rahmen einer M-Klasse Mission.

Im Sommer 2021 wurde das Teleskop in Long Beach beim RĂŒstungs- und Raumfahrtkonzern Northrop Grumman letzten Tests unterzogen und dann fĂŒr den Transport in einen SpezialbehĂ€lter verpackt, der einen transportablen Reinraum darstellt. Ende September 2021 wurde es auf das Schiff MN Colibri, das dann zum Weltraumbahnhof Kourou auslief, verladen. BerĂŒcksichtigt wurde, dass Piraten das Schiff kidnappen könnten, um Lösegeld zu erpressen, deswegen wurden die Details ĂŒber den Transport nicht medial verbreitet. Ein Transport auf dem Luftweg war aufgrund fehlender Infrastruktur in Französisch-Guayana keine Option, die BrĂŒcken zwischen Flughafen und Startbasis waren fĂŒr einen solchen Schwertransport nicht ausgelegt. Am 12. Oktober kam das Teleskop in einem Spezialtransport am Hafen Pariacabo bei Kourou an.

Geplanter Missionsverlauf
Der Start der Ariane-5-TrĂ€gerrakete soll vom Centre Spatial Guyanais in Französisch-Guayana aus erfolgen. Die dort vorherrschende höhere Geschwindigkeit der Erdrotation gibt der Rakete zusĂ€tzlich Anschub wĂ€hrend des Starts. Die Nutzlastverkleidung der Ariane-Rakete wurde fĂŒr das Teleskop modifiziert, weil bei vorherigen Missionsstarts der Rakete potentiell schĂ€dliche Vibrationen gemessen worden waren.[20] Die Nutzlastverkleidung hat nun 28 EntlĂŒftungsöffnungen, um den Druckausgleich wĂ€hrend der Startsequenz zu gewĂ€hrleisten. Die Gesamtmasse des Teleskopes betrĂ€gt beim Start inklusive Treibstoff etwa 6,2 Tonnen. Das Teleskop wurde fĂŒr den Transport in der Rakete zusammengefaltet und wird sich wĂ€hrend es auf dem Weg zum Beobachtungsorbit ist, in vielen Teilschritten selbst entfalten. Der Schwerpunkt des zusammengefalteten Teleskops liegt nicht auf der Rotationsachse der Rakete; zum Ausgleich muss Ballast mitgefĂŒhrt werden.

Beide Raketenstufen bringen das Teleskop auf Geschwindigkeit und Kurs zum 1,5 Millionen Kilometer entfernten Lagrange-Punkt L2. Nach dem Abtrennen der Hauptstufe innerhalb der ersten 10 Minuten nach dem Start befindet sich das Teleskop weitere 17 Minuten an der kryogenen ESC-A-Oberstufe, ehe es sich auch davon löst. Vom Start bis zur Abtrennung von der TrĂ€gerrakete wird die französische Raumfahrtagentur CNES die Ariane 5 von Bodenstationen in Kourou, auf der Insel Ascension (im SĂŒdatlantik), in Natal (Brasilien), Libreville (Gabun) und Malindi (Kenia) aus nachverfolgen. Unmittelbar nach der Abtrennung des JWST von der ESC-A-Oberstufe der Ariane 5 ĂŒbernimmt ESTRACK, das Tracking-Bodenstationsnetzwerk der ESA und verfolgt das JWST durch die frĂŒhe Orbitphase hindurch. HierfĂŒr werden die ESA-Bodenstation in Malindi (Kenia) und das Stationsnetzwerk der NASA genutzt.[4] 31 Minuten nach dem Start öffnen sich Solarpanele zur Energiebereitstellung. Etwa 1Âœ Stunden spĂ€ter, d. h. zwei Stunden nach dem Start, fĂ€hrt sich eine Antenne an der JWST aus. 12 Stunden nach dem Start von der Erde erfolgt eine TriebwerkszĂŒndung am JWST, die es in Richtung Lagrange-Punkt L2 in Bewegung setzt. Das JWST wird wĂ€hrend des 30 Tage andauernden Fluges eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 2.083,33 km/h haben.

Nach 2,7 Tagen sollen zuerst die beiden HaupttrĂ€ger fĂŒr das Sonnensegel ausgeklappt werden. Um JWST nach dem Ausfahren der HaupttrĂ€ger vor InstabilitĂ€t wegen des Sonnenwindes zu schĂŒtzen, werden Trimmklappen an den HaupttrĂ€gern der Sonnensegel ausgefahren.[22] Am vierten Tag soll das Teleskop angehoben werden, um es von den ĂŒbrigen Teilen wie Antrieb und Versorgungseinheit thermisch abzuschirmen. Nach sechs bis sieben Tagen sollen die SchutzhĂŒllen fĂŒr die Folien geöffnet und die beiden Seitenmasten in Teleskopbauweise ausgeschoben werden, um den Sonnenschild zu entfalten. Als NĂ€chstes sollen die Folien gestrafft und separiert werden, sodass zwischen jeder Lage ein Zwischenraum entsteht, damit WĂ€rmestrahlung an die Umgebung abgegeben werden kann. Die komplizierte Entfaltung des Sonnenschilds soll ungefĂ€hr bis zum zehnten Tag dauern; dann können der SekundĂ€rspiegel ausgeklappt und die KĂŒhlelemente der Instrumente ausgefahren werden. Bis zum dreizehnten Tag sollen die Seitenteile des Hauptspiegels in die Endposition ausgeklappt werden und damit die Entfaltung abgeschlossen sein.

In der Zeit bis zum 23. Tag sollen die Instrumente so weit abkĂŒhlen, dass sie ihre Funktion fĂŒr die ersten Tests aufnehmen können.

Am 29. Tag soll JWST, das eine Fortbewegungs- und Lenkungseinheit hat, eine Kurskorrektur unternehmen, um in seine Umlaufbahn um L2 einzuschwenken. Die Spiegel sollen anschließend prĂ€zise ausgerichtet werden.

FĂŒr die gleichmĂ€ĂŸige AbkĂŒhlung aller Komponenten bis auf Betriebstemperatur, die Funktionstests, die Kalibrierung der Instrumente und die Feinjustierung der Spiegel werden sechs Monate Vorbereitungszeit angesetzt; danach werden die ersten wissenschaftlichen Daten erwartet.

Umlaufbahn

Position der Lagrange-Punkte im System Erde-Sonne
Das Teleskop soll in eine Umlaufbahn um den Lagrange-Punkt L2 gebracht werden, etwa 1,5 Millionen km ĂŒber der Nachtseite der Erde. Dadurch kann die störende Infrarotstrahlung von Sonne, Erde und Mond gemeinsam durch den Strahlungsschild abgeschirmt werden und es sind, anders als in einem niedrigen Erdorbit, lange ununterbrochene Belichtungs- und Beobachtungszeiten möglich. Ein positiver Nebeneffekt dieser Umlaufbahn ist, dass das Teleskop kaum gefĂ€hrdet ist, von Weltraumschrott getroffen zu werden.

Es sind verschiedene Orbits um L2 möglich, Torus-, Halo- oder Lissajous-Orbits, denen gemeinsam ist, dass die Sonde, um die Stromversorgung zu gewÀhrleisten, nicht in den Erd- oder Mondschatten eintritt. Der tatsÀchliche Orbit wird erst nach dem Start abhÀngig vom Startfenster innerhalb des synodischen Monats gewÀhlt.

Orbits um L2 sind nicht stabil, weshalb die Bahn immer wieder durch Raketentriebwerke korrigiert werden muss. Ein Umlauf braucht ungefĂ€hr 6 Monate, dabei wird alle 21 Tage korrigiert. Der mitgefĂŒhrte Treibstoff soll fĂŒr ca. zehn Jahre reichen. Dies ist der einzige die Missionsdauer hart begrenzende Aspekt des Designs. Es gibt jedoch eine Vorrichtung, die eine nachtrĂ€gliche ErgĂ€nzung der TreibstoffvorrĂ€te durch eine Robotermission ermöglichen wĂŒrde. Die Hauptmission dauert fĂŒnf Jahre, eine VerlĂ€ngerung ist vorbehaltlich der Finanzierung vorgesehen. Ein Nachteil der Positionierung des Teleskops um den L2-Punkt ist die im Vergleich beispielsweise zum Hubble-Teleskop große Entfernung zur Erde, was den Einsatz des Deep Space Networks zur Kommunikation notwendig macht.

Betrieb
Bis zur Inbetriebnahme mĂŒssen mindestens 300 VorgĂ€nge und Mechanismen funktioniert haben, davon entfallen – je nach Definierung – zwischen 144 und 178 auf die Entfaltung des JWST. Sollten Teile des Teleskops defekt sein oder werden, ist eine Wartung nicht möglich.

Um sicherzustellen, dass die Beobachtungen nicht von der Infrarotstrahlung (WĂ€rmestrahlung) des Teleskops und der Instrumente selbst verfĂ€lscht werden, mĂŒssen alle Teile des Teleskops dauerhaft in einem sehr kalten Zustand von unter 50 Kelvin (−223 °C) und besonders vor Sonnenstrahlen geschĂŒtzt sein. Das JWST verfĂŒgt ĂŒber einen 21,2 m × 14,2 m großen, mehrlagigen Sonnenschild,[5] der das Teleskop vor den WĂ€rmestrahlen von Sonne, Mond und Erde abschirmt. Das MIRI (Mid Infrared Instrument) wird aktiv gekĂŒhlt, um eine Temperatur von unter 15 K (−258 °C) zu erreichen.

Aufbau
Das gesamte System besteht aus drei Hauptkomponenten: der Versorgungseinheit, dem Sonnenschild sowie der Nutzlast bestehend aus dem Teleskop und den Instrumenten.

Zur DatenĂŒbertragung zwischen den Hauptkomponenten wird SpaceWire benutzt.


Die Versorgungseinheit mit Energieversorgung, Antrieb, WĂ€rmeregulierung, Lagekontrolle und Kommunikationssystem

Versorgungseinheit
Die Versorgungseinheit (offizielle Bezeichnung: Spacecraft Bus) stellt die Technik fĂŒr die grundlegenden Funktionen fĂŒr den Betrieb der Sonde bereit. Untergebracht ist sie in einer Box aus Kohlefaserverbundmaterial. Die grundlegenden Funktionen sind:

Elektrische Energieversorgung: Die Sonde verfĂŒgt ĂŒber Solarmodule mit einer Leistung von 2000 W ĂŒber die Missionszeit und Akkumulatoren zur Stromversorgung auf der heißen Seite.
Lagekontrolle: Die Sonde ist dreiachsenstabilisiert und hat zur Lagekontrolle Sonnensensoren, drei Sternsensoren, Gyroskope, sechs ReaktionsrĂ€der und SteuerdĂŒsen. Die Sternsensoren haben ein Gesichtsfeld von etwa 16° und einen 512 × 512-Pixel-Sensor. Sie sind im Winkel von 45° zur Teleskopachse und gegeneinander angeordnet. Die beobachteten Sterne mit einer Magnitude bis 6 werden mit einer gespeicherten Sternkarte verglichen und daran die Raumausrichtung erkannt. Die Ausrichtung der Teleskopachse geschieht durch Ausrichtung der gesamten Sonde. Die Ausrichtung der Teleskopachse anhand der Lagekontrolle liegt dabei im Bereich von 8″ noch bevor ein Leitstern erfasst ist und die Feinregulierung eingesetzt wird. Die Feinregulierung, die ĂŒber einen beweglichen Spiegel ermöglicht wird, ist ein Teil des Teleskops und der Instrumente und nicht Teil der Lagekontrolle.

Kommunikationssystem:
Zwei ungerichtete Rundstrahlantennen mit Halbkugelcharakteristik im S-Band fĂŒr Telemetrie, KommandoĂŒbertragung und Satellite Laser Ranging zur Entfernungs- und Positionsbestimmung. Die Kommunikation ĂŒber diese Antennen kann zu jeder beliebigen Zeit und in jeder Raumlage stattfinden, solange Sichtkontakt zu einer Bodenstation besteht. Die mögliche Datenrate reicht fĂŒr einfache Steuerbefehle, ist aber nicht ausreichend, um Daten der Nutzlast zu ĂŒbertragen.
Eine 20-cm-Mittelgewinnantenne, die in gleicher Richtung wie die Hochgewinnantenne montiert ist und DatenĂŒbertragung mit bis zu 40 kbit/s im S-Band ermöglicht. Dabei kann die Datenrate im Downlink fĂŒr Telemetrie zwischen 0,2 und 40 kbit/s und im Uplink fĂŒr Kommandos 2 bis 16 kbit/s betragen. WĂ€hrend der Startphase und in der Flugphase wird das S-Band benutzt, es dient auch zur Notfallkommunikation. Im Gegensatz zum Ka-Band wird die Übertragung dieser Daten durch widriges Wetter kaum beeinflusst.
FĂŒr die Übertragung der Wissenschaftsdaten verfĂŒgt das JWST ĂŒber eine bewegliche 60-cm-Hochgewinnantenne zur Kommunikation im Ka-Band. Diese Antenne kann aus jeder Lage auch wĂ€hrend der Beobachtungen in Richtung Erde gerichtet werden. Die Antenne muss ungefĂ€hr alle 2 Stunden und 45 Minuten neu ausgerichtet werden, somit ist dieses die maximale Integrationszeit fĂŒr Beobachtungen wĂ€hrend der DatenĂŒbertragung und fĂŒr spezielle Aufgaben, die wĂ€hrend der Beobachtungszeit eine gleichzeitige DatenĂŒbertragung benötigen. Die Übertragung ist wahlweise mit einer Datenrate von 7, 14 oder 28 Mbit/s möglich. Normalerweise wird die höchste Datenrate benutzt, sie kann aber reduziert werden, wenn schlechte Wetterbedingungen an der Empfangsstation herrschen. Es ist eine vierstĂŒndige DatenĂŒbertragungsphase alle zwölf Stunden vorgesehen. Jeder vierstĂŒndige Kontakt kann im Normalbetrieb mindestens 28,6 GB Daten ĂŒbermitteln. FĂŒr den Downlink sind die drei Antennenstationen des Deep Space Networks in Goldstone, Canberra und Madrid vorgesehen.
Das Kontrollsystem bestehend aus dem Bordcomputer und der Solid State Speichereinheit. Der Speicher hat eine KapazitĂ€t von 58,9 GB und ist ausgelegt fĂŒr die in 24 Stunden anfallende Datenmenge und enthĂ€lt sowohl die wissenschaftlichen Daten, als auch die Daten aus der Versorgungseinheit.
Antrieb und Treibstofftanks: Der Treibstoff ist ausgelegt fĂŒr zehn Jahre Minimum, plus ein halbes Jahr Vorbereitungszeit. Es gibt zwei Arten von Antrieben, die jeweils an der Versorgungseinheit angebracht sind.
Zwei Paare Secondary Combustion Augmented Thrusters (SCAT) fungieren fĂŒr das Einschwenken und die regelmĂ€ĂŸige Bahnkorrektur am L2-Punkt. Eines der Triebwerke in jedem Paar dient der Redundanz. Sie verwenden Hydrazin (N2H4) und Distickstofftetroxid (N2O4) als Oxidator. Ein Heliumtank hat die Aufgabe, beide Komponenten unter Druck zu setzen.
Die Mono-propellant Rocket Engines (MRE-1) ermöglichen Lagekontrolle und EntsĂ€ttigung der ReaktionsrĂ€der. Es gibt 8 redundante MRE-1 SteuerdĂŒsen fĂŒr die Lagekontrolle in drei Achsen. Diese Triebwerke verwenden nur Hydrazin als Treibstoff.
WĂ€rmeregulierung: Die Versorgungseinheit befindet sich auf der heißen Seite und wird bei einer Temperatur von ungefĂ€hr 300 K oder 27 °C betrieben. Zur WĂ€rmeabfĂŒhrung gibt es Radiatoren. Die Instrumente der Nutzlast haben eigene Radiatoren auf der RĂŒckseite des Hauptspiegels.
Sonnenschild

Testeinheit des Sonnenschildes im Werk von Northrop Grumman in Kalifornien, im Jahr 2014
Der Sonnenschild hat die Aufgabe, Infrarot- bzw. WĂ€rmestrahlung vom Teleskop und den Instrumenten fernzuhalten. Dieser Sonnenschild besteht aus fĂŒnf Lagen Kapton, einem Polyimid, das mit Aluminium und dotiertem Silizium beschichtet wurde. FĂŒnf Lagen Kaptonfolie trennen das Teleskop nicht nur von Sonneneinstrahlung, sondern auch von der Versorgungseinheit und deren Elektronik, die eine gewisse Mindesttemperatur haben muss, um zuverlĂ€ssig zu arbeiten. Die Temperaturdifferenz zwischen der sonnenzugewandten Seite mit ca. 358 K (85 °C) und der sonnenabgewandten Seite mit ca. 40 K (−233 °C) betrĂ€gt ĂŒber 300 K. Ein komplizierter Mechanismus sichert die Folien wĂ€hrend des Starts und sorgt fĂŒr die korrekte Entfaltung auf dem Weg zum Ziel.

Die Lagen sind jeweils etwa ein- bis zweitausendstel eines Zolls dĂŒnn.


Der PrimÀrspiegel des JWST wÀhrend Tests
Optik
Das JWST ist als Korsch-Teleskop (TMA – Three-Mirror-Anastigmat) aufgebaut. Die effektive Brennweite betrĂ€gt 131,4 Meter.

Der Hauptspiegel hat 6,5 Meter Durchmesser und besteht aus 18 sechseckigen Segmenten, die sich erst im All entfalten. Die Spiegel bestehen aus Beryllium, das hauptsĂ€chlich wegen seiner geringen Dichte, seiner hohen Festigkeit und seines niedrigen WĂ€rmeausdehnungskoeffizienten gewĂ€hlt wurde. Der Spiegel ist ungeschĂŒtzt und kann Mikrometeoriten standhalten. Das FlĂ€chengewicht der Berylliumplatten betrĂ€gt 10,3 kg/mÂČ (einschließlich der Spiegelmontierung 15,6 kg/mÂČ). Die einzelnen Segmente können mit Aktuatoren genau ausgerichtet werden. Jedes Segment ist 1,3 Meter groß (Inkreisdurchmesser), bei einer Masse von 20 Kilogramm. Gefertigt wurden sie von Ball Aerospace in Boulder (Colorado). Die letzte Platte verließ am 7. Februar 2007 die Fertigung, um geschliffen und poliert zu werden. Die PrimĂ€r-, SekundĂ€r- und TertiĂ€rspiegel wurden mit Gold bedampft, das auch im Infrarotbereich sehr gut reflektiert.

Der konvexe SekundĂ€rspiegel lĂ€sst sich in sechs Freiheitsgraden ausrichten und ist an einer faltbaren Haltestruktur angebracht. Über den TertiĂ€rspiegel und den Feinausrichtungsspiegel wird das Licht auf die Instrumente in der Bildebene geleitet.

Instrumente
Das ISIM, in dem sich NIRCam, Miri, NIRSpec und FGS-NIRISS befinden, liegt hinter dem PrimÀrspiegel. (englischsprachige Bildbeschreibung)
Die fĂŒr die wissenschaftlichen Beobachtungen wichtigen Instrumente befinden sich in dem Integrated Science Instrument Module (ISIM).

NIRCam (Near Infrared Camera) (Nahinfrarotspektroskopie) ist ein Projekt der NASA und detektiert Licht bzw. Infrarotstrahlung mit einer WellenlĂ€nge zwischen 0,6 und 5 ”m (Nahinfrarot) mittels Quecksilber-Cadmium-Tellurid-Sensoren. Es fĂ€ngt Licht von ersten nach dem Urknall entstandenen Sternen und Galaxien auf und soll diese nĂ€her untersuchen.[4] Das Sichtfeld der Kamera besteht aus zwei Quadraten von jeweils 2,3â€Č × 2,3â€Č (Bogenminuten), wovon eines Strahlung mit einer WellenlĂ€nge kleiner und das andere grĂ¶ĂŸer als 2,5 ”m detektiert. Die Winkelauflösung betrĂ€gt 0,034″ bzw. 0,068″ (Bogensekunden). NIRCam wird passiv gekĂŒhlt bei einer Temperatur von weniger als 50 Kelvin betrieben. Das Instrument wurde von der University of Arizona unter der Leitung von Marcia J. Rieke bereitgestellt.

MIRI (Mid Infrared Instrument) beobachtet kalte, weit entfernte Objekte im mittleren Infrarotbereich (WellenlĂ€ngen zwischen 5 und 28,3 ”m). Sie besteht aus einer Kamera mit drei identischen 1024 × 1024-Pixel-Detektoren und einem Spektrographen fĂŒr spektroskopisches Mapping. Die Winkelauflösung betrĂ€gt ca. 0,19″. MIRI wird mit einem KryokĂŒhler (Heliumkreislauf) aktiv gekĂŒhlt auf eine Temperatur von 6 Kelvin. MIRI basiert auf einer Zusammenarbeit zwischen ESA, einem Konsortium aus staatlich geförderten europĂ€ischen Instituten und dem Jet Propulsion Laboratory und Goddard Space Flight Center der NASA. Die Nutzung von MIRI ist aufgeteilt auf 50 % ESA und 50 % NASA.
NIRSpec (Near Infrared Spectrograph) ist ein Spektrograph fĂŒr den WellenlĂ€ngenbereich von 0,6 bis 5 ”m. Es kann Spektren von 200 Objekten gleichzeitig aufnehmen und ist, genauso wie MIRI in der Lage, spektroskopisches Mapping durchzufĂŒhren. Mit NIRISS teilt sie sich die FĂ€higkeit, Masse, Temperatur und chemische Zusammensetzung von Objekten zu erfassen. Entwickelt und gefertigt wurde er im Auftrag der ESA von Astrium, das wiederum Carl Zeiss Optronics GmbH dafĂŒr beauftragte.
FGS-NIRISS (Fine Guidance System/Near-InfraRed Imager and Slitless Spectrograph). NIRISS ist ein schlitzloser Spektrograph mit weitem Gesichtsfeld (2.2' × 2.2') fĂŒr den Wellenbereich 1,0 ”m – 2,5 ”m. Das Instrument hat einen Beobachtungsmodus, der zur Spektroskopie von Exoplaneten (Erfassung von MolekĂŒlen in AtmosphĂ€ren optimiert ist. Es misst Masse, Temperatur und chemische Zusammensetzung von Objekten. Das Fine Guidance System dient der prĂ€zisen Ausrichtung der Instrumente und wurde in Kanada entwickelt. Das Projekt wird von der Canadian Space Agency (CSA) geleitet. Weitere Beteiligte sind das Herzberg Institute of Astrophysics, das National Research Council of Canada und die UniversitĂ€t Montreal.
NIRCam und MIRI verfĂŒgen ĂŒber sternlichtblockierende Koronografen zur Beobachtung von schwach leuchtender Ziele, wie extrasolaren Planeten und zirkumstellaren Scheiben, in unmittelbarer NĂ€he greller Sterne.

Zusammenarbeit
Teilnehmer in alphabetischer Reihenfolge:

Belgien Belgien
DĂ€nemark DĂ€nemark
Deutschland Deutschland
Finnland Finnland
Frankreich Frankreich
Griechenland Griechenland
Irland Irland
Italien Italien
Kanada Kanada
Luxemburg Luxemburg
Niederlande Niederlande
Norwegen Norwegen
Österreich Österreich
Portugal Portugal
Spanien Spanien
Schweden Schweden
Schweiz Schweiz
Tschechien Tschechien
Vereinigtes Königreich Vereinigtes Königreich
Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten

Die NASA, die ESA und die CSA kooperieren seit 1996 beim Projekt des neuen Weltraumteleskops. Der Anteil der Beteiligung der ESA sowohl bei Konstruktion als auch Inbetriebnahme wurde 2003 durch die Mitgliedstaaten bestĂ€tigt; im Jahr 2007 wurde offiziell eine Vereinbarung zwischen NASA und ESA dazu getroffen. Im Austausch fĂŒr eine vollstĂ€ndige Partnerschaft sowie Vertretung und Zugriff ihrer Astronomen auf das Observatorium stellt die ESA das NIRSpec, die optische Bank des MIRI, den Raketenstart durch die Ariane-5 ECA und 15 Mitarbeiter der ESA fĂŒr den Betrieb im wissenschaftlichen Missionszentrum zur VerfĂŒgung. Die kanadische CSA stellt den Fine-Guidance-Sensor und den Near-Infrared-Imager-Slitless-Spektrographen sowie Personal zum Betrieb des Teleskops bereit. Die ESA-Astronomen haben durch ihren Beitrag zur Ermöglichung der Mission einen Mindestanteil von 15 % an der Beobachtungszeit mit dem James-Webb-Weltraumteleskop.

FĂŒr den ersten Beobachtungszyklus mit ĂŒber 6000 Stunden verfĂŒgbarer Beobachtungszeit wurden 1172 AntrĂ€ge aus 44 LĂ€ndern geprĂŒft. Dieser Anteil entspricht zwei Dritteln der gesamten Beobachtungszeit, das restliche Drittel ist bereits fest an Early Release Science and Guaranteed Time (GTO) Programme vergeben. Die Auswahl der Projekte geschieht von einem internationalen Gremium von Astronomen in mehreren Arbeitsgruppen, die die interessantesten davon auswĂ€hlen. Bei diesen Gremien hat ESA das Mitspracherecht gesichert und Wissenschaftler aus den ESA-Staaten sind in allen Gremien besetzt. Von den 266 ausgewĂ€hlten Projekten stammen 33 % von ESA-Mitgliedsstaaten, die 30 % der Beobachtungszeit belegen. Von den ausgewĂ€hlten Projekten werden 41 % primĂ€r das NIRSpec- und 28 % das MIRI-Instrument benutzen.