Das James-Webb-Weltraumteleskop glitt am Montag in eine Umlaufbahn um einen Punkt im Weltraum, der fast eine Million Meilen von der Erde entfernt ist, wo es Licht von den ersten Sternen und Galaxien einfangen kann, die sich nach dem Urknall gebildet haben.
Wie geplant brachte die europäische Ariane-5-Rakete, die Webb am Weihnachtstag startete, das Teleskop auf eine Flugbahn, die nur einen leichten Schub erforderte, um die beabsichtigte Umlaufbahn um den Lagrange-Punkt 2 zu erreichen, einen von fünf, wo die Anziehungskraft von Sonne und Erde zusammenwirken, um einen stabilen Zustand zu bilden oder nahezu stabile Gravitationszonen.
Der Schub kam in Form eines 4-Minuten-57-Sekunden-Triebwerks, das um 2 Uhr EST – 30 Tage nach dem Start in einer Entfernung von 907,530 Meilen von der Erde – feuerte und die Geschwindigkeit von Webb um nur 3.6 Meilen pro Stunde erhöhte, gerade genug, um es zu erleichtern eine sechsmonatige Umlaufbahn um L2.
„Webb, willkommen zu Hause!“ sagte NASA-Administrator Bill Nelson in einem Blogbeitrag. „Herzlichen Glückwunsch an das Team für all seine harte Arbeit, die heute Webbs sichere Ankunft in L2 gewährleistet hat. Wir sind der Enthüllung der Geheimnisse des Universums einen Schritt näher gekommen. Und ich kann es kaum erwarten, Webbs erste neue Ansichten des Universums in diesem Sommer zu sehen!“
Raumfahrzeuge auf oder in der Nähe von L2 umkreisen die Sonne im Gleichschritt mit der Erde und können mit einer minimalen Menge an Raketentreibstoff auf der Station bleiben, was eine längere Betriebslebensdauer ermöglicht, als dies sonst möglich wäre.
Eine Umlaufbahn um L2 wird es Webb auch ermöglichen, das Universum zu beobachten, während er seinen tennisplatzgroßen Sonnenschirm mit der Breitseite zum Erdstern und die Optik und Instrumente des Teleskops auf der kalten Seite hält.
Bis Montag war Webbs Spiegel auf minus 347 Fahrenheit abgekühlt, auf dem besten Weg zu einem Ziel von fast 390 Grad unter Null. Das ist es, was Webb benötigt, um das äußerst schwache Infrarotlicht der ersten Sterne und Galaxien zu registrieren.
Für den Rest seiner Betriebsdauer wird Webb L2 in Entfernungen zwischen 155,000 und 517,000 Meilen umkreisen, was sechs Monate dauert, um eine Umlaufbahn zu absolvieren. Da die Umlaufbahn um L2 nicht vollkommen stabil ist, werden etwa alle drei Wochen kleine Triebwerksfeuerungen durchgeführt, um die Flugbahn des Teleskops aufrechtzuerhalten.
„Herzlichen Glückwunsch an das Team!“ twitterte NASA-Wissenschaftschef Thomas Zurbuchen. „@NASAWebb befindet sich jetzt in seinem neuen stabilen Zuhause im Weltraum und ist der Unterstützung von #UnfoldTheUniverse einen Schritt näher gekommen.“
Vor dem Start sagten die Ingenieure, dass Webb wahrscheinlich genug Treibmittel haben würde, um fünf bis zehn Jahre lang zu funktionieren. Aber dank der Präzision des Starts der Ariane 10 und zweier später durchgeführter nahezu perfekter Flugbahnkorrekturen scheint es nun, dass Webb noch viele Jahre darüber hinaus einsatzbereit bleiben könnte.
In jedem Fall werden sich Wissenschaftler und Ingenieure mit dem Einbrennen des L2-Orbits dahinter darauf konzentrieren, Webbs Sekundärspiegel und die 18 sechseckigen Segmente, aus denen sein 21.3 Fuß breiter Primärspiegel besteht, auszurichten, um den erforderlichen rasiermesserscharfen Fokus zu erreichen.
Jedes Spiegelsegment ist mit sieben Aktuatoren ausgestattet, von denen sechs mikroskopische Änderungen in der Ausrichtung eines Segments vornehmen können und einer je nach Bedarf drücken oder ziehen kann, um die Form eines Spiegels geringfügig zu ändern.
So wie es jetzt aussieht, würden die 18 nicht ausgerichteten Segmente 18 unscharfe Bilder desselben Sterns erzeugen. Aber in den nächsten Monaten werden die Positionen jedes Segments in winzigen Schritten nacheinander angepasst, um das reflektierte Sternenlicht in die Mitte der optischen Achse des Teleskops zu bringen.
Sobald alle 18 Lichtstrahlen präzise zusammengeführt oder „gestapelt“ sind, ist Webb effektiv im Fokus und ebnet den Weg für die Instrumentenkalibrierung. Die ersten wissenschaftlichen Bilder des vollständig in Betrieb genommenen Teleskops werden in diesem Sommer erwartet.
