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Hubble-Nachfolger JWSTDas James Webb Space Telescope auf der Suche nach den ersten Sternen des Universums

von Annette Schneider-Solis

Am 24. Dezember soll das neue James-Webb-Teleskop ins All geschickt werden. Das modernste Weltraumteleskop aller Zeiten ist ein Gemeinschaftsprojekt von ESA, NASA und CSA und soll die Anfänge unseres Universums erkunden. Dank moderner Infrarotkameras kann es in die Zeit des Urknalls vor 13,5 Milliarden zurückblicken. Auf dem europäischen Weltraumbahnhof in Kourou laufen die Vorbereitungen für den Start mit einer Ariane 5 Trägerrakete auf Hochtouren.

Jeder Schritt bei der Montage des Teleskops wird kontrolliert. Hier werden Fotos gemacht, die anschließend genauestens in Augenschein genommen werden. Bildrechte: Annette Schneider-Solis/ MDR

Silbern mit einem leichten Ton Violett - so schimmern die Folien des James-Webb-Teleskops. Aufrecht steht es in der Integrationshalle S5 auf dem europäischen Weltraumbahnhof in Kourou, Französisch-Guayana. Seine goldfarbenen Sechsecke sollen sich in wenigen Wochen zu einem Sonnenspiegel aufbauen. Im Oktober kam der Nachfolger des Weltraumteleskops Hubble per Schiff von Kalifornien über den Panamakanal nach Französisch-Guayana. Jetzt steht es in einem Reinraum; nur Personen in Schutzkleidung haben Zutritt zur Halle, wo das James Webb Space Telescope, kurz JWST, auf seine Mission vorbereitet wird. Peinlich genau wird jeder Arbeitsschritt überprüft, immer und immer wieder wird alles getestet.

Braune Zwerge im Orion-Nebel

Vor Weihnachten soll das Teleskop ins All starten. Die Spannung auf dem Weltraumbahnhof steigt. James Webb soll nicht weniger als einen Ausflug in die Geschichte des Universums erlauben. Einer, der es kaum erwarten kann, ist der Leitende Berater der ESA für Wissenschaft und Erkundung, Mark McCaughrean. Der Astrophysiker beschäftigt sich sein gesamtes Wissenschaftlerleben lang mit braunen Zwergen; James Webb ist ein Kern seines Wissenschaftlerlebens, und er ist froh, dass er noch jung genug ist, um seinen Einsatz zu erleben. "Braune Zwerge sind sehr junge massearme Sterne", erklärt er, "eigentlich keine echten Sterne, weil sie keine Kernfusion haben. Sie sind irgendwas in der Mitte zwischen Sternen und Planeten." James Webb soll ihm mehr Aufschluss bringen über ihre Entstehung. Es ermöglicht, solche braunen Zwerge im Orionnebel zu entdecken, 1.500 Lichtjahre entfernt in einem Sternentstehungsgebiet.

Das James-Web-Teleskop kann bislang unsichtbare Infrarotstrahlen sammeln. Seine Entwicklung und der Bau dauerten viele Jahre. Es kann eine Milliarde Jahre weiter in die Vergangenheit gucken als Hubble. Peter Jensen, der lange das Projekt James Webb für die ESA geleitet hat, vergleicht es mit einer Reise ähnlich der von Christoph Columbus, nur eben in der Zeit, in die Vergangenheit.

Zutritt verboten – das Teleskop steht in einem Reinraum in einer eigenen Integrationshalle. Der Blick ist nur durch ein Fenster der Besuchergalerie erlaubt. Bildrechte: Annette Schneider-Solis/ MDR

Was wir mit diesem Teleskop sehen, gibt es nicht mehr, darin besteht das Paradoxon.

Peter Jensen, ESA

Die Technik, die James Webb an Bord hat, umfasst verschiedene Infrarotkameras – für Bereiche Nahinfrarot und Mittelinfrarot. Sie sind es, die den Blick erlauben in jene Zeit, als unser Universum entstand. "Unser Universum ist 13,5 Milliarden Jahre alt", weiß Mark McCaughrean, "mit James Webb werden wir bis an seine Grenze sehen. Wir sehen die Galaxien, die in den ersten 100 Millionen Jahren entstanden sind. Wir werden die ersten Sterne, die ersten Galaxien sehen."

24 Staaten arbeiten zusammen

Bei dem Projekt arbeiten die Europäische, die US-Amerikanische und die Kanadische Raumfahrtagentur zusammen, insgesamt 24 Staaten. James Webb wird aber allen Wissenschaftlern der Welt zur Verfügung stehen. Viele Jahre Vorbereitung stecken in der Mission, deren Kosten insgesamt auf 10 Milliarden US-Dollar beziffert werden und die mehrfach verschoben wurde.

Die Integrationshalle der Ariane 5. Hier wird die Rakete montiert. Das dauert fünf Tage, anschließend wird sie 15 Tage lang verschiedensten Tests unterzogen. Bildrechte: Annette Schneider-Solis/ MDR

In einer anderen Integrationshalle auf dem Weltraumbahnhof in Französisch-Guayana hat am 6. November 2021 der Zusammenbau der Trägerrakete begonnen, geleitet von dem Deutschen Klaus Sell. Am ersten Tag wurde die Zentralstufe der Ariane 5 ausgepackt und aufgerichtet, die Booster montiert und in das Integrationsgebäude gebracht. "Fünf Tage dauert der Zusammenbau", verrät Klaus Sell, "anschließend beginnen die Tests und Systemkontrollen." Das dauere noch einmal 15 Tage. Dann wird die Rakete ins BUF gefahren, jenes Gebäude, wo die Nutzlast mit dem kostbaren Teleskop integriert wird. Von da aus geht die Rakete aufs Startgelände, das Launch Pad.

Fünf Tage dauert der Zusammenbau, anschließend beginnen die Tests und Systemkontrollen.

Klaus Sell, ESA

Klaus Sell ist Launch complex operation manager und leitet den Prozess des Baus der Ariane 5 bis zum Abheben der Rakete. Bildrechte: Annette Schneider-Solis/ MDR

Klaus Sell hat seine Arbeit in Kourou vor 30 Jahren mit einer Ariane 4 begonnen. "Jede Kampagne hat ihre eigenen Herausforderungen", weiß er. "Heute bereiten wir eine Rakete für das James Webb Teleskop vor. Wir arbeiten für einen sehr exklusiven Kunden; solche hohen Anforderungen hatten wir bisher noch nicht. Die Vorbereitungen laufen auch schon einige Jahre."

Für Daniel De Chambure, den Leiter der Ariane 5 Adaption und Zukunftsmission eine fabelhafte Chance für das gesamte Ariane Programm. Die Zusammenarbeit zwischen ESA, NASA und CSA sei eine spannende Sache mit großen Herausforderungen, deren nächster großer Meilenstein der Start am 18. Dezember sei.

40 Grad über dem absoluten Nullpunkt

Jean-Luc Voyer an seinem Arbeitsplatz im Kontrollzentrum auf dem Weltraumbahnhof Kourou. Der Direktor der Operation wird den Countdown herunterzählen. Bildrechte: Annette Schneider-Solis/ MDR

Wenn Jean-Luc Voyer den Countdown herunterzählt, wird die Spannung in Kourou ins Fieberhafte steigen. Auch wenn die Ariane 5 mit über 100 Starts eine der sichersten Raketen überhaupt ist. Trotzdem werden alle sehr nervös sein, weiß auch Mark McCaughrean. "Aber nach den ersten 20 entscheidenden Minuten wird es nicht vorbei sein", blickt der Astrophysiker voraus. In der ersten Woche wird sich das Teleskop entpacken. Das wird der für ihn entscheidendste Moment der Mission, und den wird Wissenschaftler wohl nägelkauend überdauern. Denn nur wenn alles richtig zusammengebaut und entfaltet ist, kann das Teleskop arbeiten. Nur dann funktioniert die Kühlung, die das Teleskop auf 40 Grad über dem absoluten Nullpunkt herunterfährt, damit die empfindlichen Instrumente arbeiten können. Das wird der wichtigste Teil der Mission, der nach einem Monat komplett abgeschlossen sein soll. Die Reise in die 1,5 Millionen Kilometer entfernten Lagrangepunkt, auch L2 genannt, dürfte dann problemlos verlaufen. An diesem Punkt herrscht ein gravitativer Gleichgewichtszustand, so dass eine Raumsonde wie das JWST an dieser Stelle scheinbar "verharrt".

Nach 6 Monaten soll das Teleskop auf der sonnenabgewandten Seite der Erde so sehr heruntergekühlt sein, dass es seine Arbeit aufnehmen kann. "Dann können wir Wissenschaft machen", freut sich Mark McCaughean, "Bis zum 1. Januar werden hoffentlich alle Haupt- und Sekundarspiegel sowie der Sonnenschirm entfaltet sein. Wenn das der Fall ist, können wir auf das neue Jahr anstoßen."

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