James-Webb-Weltraumteleskop fliegt mit Heidelberger Know-how und Technik ins All
Ende Dezember soll es soweit sein. Wenn es die Bedingungen zulassen, wird das James-Webb-Weltraumteleskop am Freitag, 24. Dezember 2021, um 13.20 Uhr mit einer Ariane-5-Rakete vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou in Französisch Guyana (Südamerika) abheben und auf seinen Endpunkt 1,5 Millionen Kilometer außerhalb der Erdbahn zusteuern. Mit an Bord sind dann zwei Instrumente, an deren Herstellung das Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg maßgeblich beteiligt war. „Wir freuen uns, dass wir dieses internationale und wegweisende Projekt mit Technik und Know-how unterstützen können. Das ist ein gutes Zeichen für die Spitzenforschung, die in Heidelberg geleistet wird“, sagt Dr. Oliver Krause, Leiter der Gruppe „Infrarot-Weltraumastronomie“, unter deren Federführung die Technik entstand.
Unter unwirtlichen Bedingungen
Die Vereinbarung dazu wurde bereits im Jahr 2005 geschlossen, die wissenschaftlichen Instrumente mit den Beiträgen des MPIA wurden in den Jahren 2012 und 2013 erfolgreich an die NASA geliefert. Seit damals wurden die Instrumente ausgiebig getestet. Schließlich müssen sie unter äußerst unwirtlichen Bedingungen ihre Leistung erbringen. Die Instrumente werden auf Temperaturen von bis zu -265 Grad Celsius gekühlt, unter denen herkömmliche Bau- und Schmierstoffe nicht funktionieren. Eine Wartung oder Reparatur ist nicht möglich, da das Teleskop sich ja nicht in der Erdumlaufbahn befindet. Zudem müssen die Teile robust genug sein, um die enormen Belastungen des Raketenstarts zu überstehen, aber gleichzeitig sehr genau auszurichten sein, um präzise Messungen zu ermöglichen.
Das James-Webb-Weltraumteleskop soll das Zeitalter der ersten Sterne und die Entwicklungsgeschichte von Galaxien erkunden, Detailaufnahmen der Geburten von Sternen und Planetensystemen anfertigen und die charakteristischen Eigenschaften von Planeten bestimmen, die ferne Sterne umkreisen. Das Licht der ersten Sterne und Galaxien ist extrem in den roten Spektralbereich verschoben, weil es durch die laufende Ausdehnung des Universums in der Wellenlänge gedehnt ist. Deshalb kann das frühe Universum nur im Bereich des infraroten Lichts beobachtet werden.
Beobachtungszeit ist umkämpft
Der Heidelberger Beitrag besteht aus einem Filterrad sowie einem Gitterrad für das sogenannte MIRI, das Mittel-Infrarot-Instrument. Die Technik entstand in Zusammenarbeit mit der Firma Hensoldt (ehemals Zeiss) in Oberkochen. Außerdem war das MPIA an der Entwicklung eines Filter- und Gitterrads für das Instrument NIRSpec (Nahinfrarot-Spectograph) beteiligt. Auf dem Filterrad sitzen – wie der Name schon sagt – Filter, aber auch andere optische Elemente wie Prismen, die über eine Raste sehr genau in Position gehalten werden können. So kann das Licht in genau dem Wellenlängenbereich eingefangen werden, den man untersuchen möchte. MIRI ist dabei so empfindlich, dass es eine Kerze auf einem der Jupitermonde nachweisen könnte.
Wie bei allen professionellen Teleskopen möchten sehr viel mehr Forschende damit arbeiten, als Zeit damit zur Verfügung steht. Die technischen Beiträge werden dabei mit Beobachtungszeit abgegolten. Das ist die sogenannte Garantiezeit. Hier hat das MPIA einen Anteil erhalten. Ansonsten müssen sich alle Astronominnen und Astronomen um Beobachtungszeit bewerben. Nur ein Bruchteil dieser Anträge wird dann auch bewilligt. Hier war das MPIA ebenfalls sehr erfolgreich. Die unabhängige Jury hat für die Heidelberger eines der größten Beobachtungsprogramme überhaupt bewilligt. „Das wird die astronomische Forschung erheblich voranbringen“, ist sich Prof. Thomas Henning, geschäftsführender Direktor des MPIA, sicher.
Mehr Informationen zum Launch gibt es unter www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Webb.