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Das James-Webb-Teleskop (JWST) ist das größte Teleskop, das jemals gebaut wurde. Die Bilder des JWST sind überwältigend und verändern vieles von dem, was wir über unser Universum wissen. Möchten Sie eine Zeitreise machen? Das James-Webb-Teleskop blickt in die entferntesten Regionen unseres Universums.
Je tiefer wir in das Universum blicken, desto weiter reisen wir in der Zeit zurück. Das James-Webb-Teleskop lässt uns 13,5 Milliarden Jahre in die Vergangenheit blicken. Werfen wir einen Blick auf die überwältigenden Fakten zum James-Webb-Teleskop für Weltraumfreaks=”1459″width=”2560″>
Was ist der Zweck des James-Webb-Teleskops?
Die NASA identifizierte vier primäre wissenschaftliche Ziele für das Jame-Webb-Teleskop:
Blicken Sie zurück in die Zeit, 13,5 Milliarden Jahre, um genau zu sein, bis zur Entstehung der ersten Galaxien und Sterne nach dem Urknall. Erfahren Sie, wie sich Galaxien im Laufe der Zeit (Milliarden von Jahren) zusammensetzen. Verwenden Sie Infrarotsicht, um durch Staubwolken zu schauen und zu sehen, wo Sterne und Planeten geboren werden. Untersuchen Sie die Atmosphäre von extrasolaren Planeten. Haben andere Planeten auch den Baustein des Lebens?
Um zu verstehen, wie das James-Webb-Teleskop Milliarden von Jahren in die Vergangenheit blicken kann, müssen wir Entfernungen und Lichtreisen in Beziehung zum Weltraum verstehen.
Entfernungen innerhalb unseres Sonnensystems
Wir (Nicht-Astronomen) verwenden Meilen oder Kilometer, um Entfernungen innerhalb unseres Sonnensystems zu diskutieren. Von der Erde bis zum Mond sind es 239.000 Meilen. Das ist leicht verständlich.
New Horizons, die (bisher) schnellste Rakete, fliegt mit ungefähr 36.000 Meilen pro Stunde.
Wie lange würde es also dauern, bis New Horizons, um den Mond zu erreichen (239.000 Meilen)? Es dauert ungefähr 6,5 Stunden, um dorthin zu gelangen. Wenn wir New Horizons zu Pluto schicken, unserem verrückten direkten Nachbarn (3.577.000.000 Meilen), wird es 11 Jahre im Inneren der New Horizons dauern.
Fun Fact: Wenn wir unseren schnellsten Kampfjet (Lockheed YF-12A) mit seiner höchsten Geschwindigkeit von 2.275 Meilen pro Stunde (MPH) zum Mond schicken, dauert es ungefähr viereinhalb Tage. Wenn wir zum Mond fahren (vorausgesetzt, wir sind in Texas und fahren 85 MPH), dauert es etwa 117 Tage.
Lichtjahre
Wie von der IAU definiert, ist ein Lichtjahr die Entfernung, die Licht in einem Vakuum in einem zurücklegt Julianisches Jahr.
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Die Entfernungen sind so groß, dass die Verwendung „irdischer“ Messungen keinen Sinn macht. Proxima Centauri ist mit 25.300.000.000.000 Meilen unser nächster „Sternnachbar“.
Wenn wir in unser Auto steigen und in Richtung Proxima Centauri fahren, sollten wir in etwa vierzehn Millionen Jahren ankommen. (Besser einen Snack mitnehmen!)
Die Entfernungen und Zeiten werden zu groß für eine leichte Verdauung, also verwenden wir statt Meilen pro Stunde ein Lichtjahr als Maßeinheit.
Wie schnell Reist Licht?
Licht bewegt sich mit 186.000 Meilen pro Sekunde, ungefähr 5,88 Billionen Meilen pro Jahr. Wenn wir uns Proxima Centauri ansehen, können wir Lichtjahre als Maßeinheit verwenden und sagen, dass es etwa vier Lichtjahre von der Erde entfernt ist.
#1: Das James-Webb-Teleskop blickt in die Vergangenheit
Das James-Webb-Teleskop (JWST) kann etwa 13,6 Milliarden Lichtjahre in die Vergangenheit blicken. Wie funktioniert das?
Wenn Sonnenlicht die Erde erreicht, verlässt das Sonnenlicht die Sonne etwa 499 Sekunden, bevor es auf der Erde ankommt. Vierhundertneunundneunzig Sekunden (8,3 Minuten), um 93.000.00 Meilen zurückzulegen. Dasselbe Prinzip gilt, wenn wir Galaxien und Sterne außerhalb unseres Sonnensystems betrachten. Das Licht, das wir gerade betrachten, hat seine Reise durch den Weltraum vor sehr langer Zeit begonnen. Wenn wir ein Signal oder Licht untersuchen, das vor 13,6 Milliarden Jahren eine andere Galaxie verlassen hat, blicken wir in die Vergangenheit. (Fun Fact: Das Licht, das wir heute sehen, 13,6 Milliarden Jahre nachdem es seine Galaxie verlassen hat, ist nicht unbedingt das gleiche Licht, das heute an der Lichtquelle existiert. Die Lichtquelle selbst kann sind vor Milliarden von Jahren ausgebrannt!)
#2: James-Webb-Teleskop vs. Hubble: Gleich, gleich, aber anders
In der wissenschaftlichen Gemeinschaft gab es viele Diskussionen darüber, dass das JWST ein Ersatz für das Hubble-Teleskop. Die beiden Teleskope haben unterschiedliche und sich überschneidende Fähigkeiten. Die wirkliche Stärke der beiden Instrumente liegt möglicherweise darin, Daten von demselben Objekt zu sammeln und dann die beiden zu vergleichen.
Hubble versus JWST
Das Hubble-Weltraumteleskop wurde 1990 in eine erdnahe Umlaufbahn gebracht und bleibt in Betrieb.
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Das JWST hat eine andere Instrumentierung als das Hubble-Teleskop. Das Hubble wurde mit Blick auf optische und ultraviolette Wellenlängen entwickelt. Infrarot-Wellenlängen sind das Brot und die Butter von JWST.
*Der sichtbare Lichtbereich beträgt ca. 700 nm bis 400 nm.
#3: James-Webb-Teleskop: Hauptspiegel-18!
Bei Teleskopen dreht sich alles um Spiegel. Größere Spiegel können „schwächeres“ Licht sammeln. Größer ist besser.
Hubble Primärspiegel
Das Hubble hat einen Primärspiegel. Anfängliche Magier waren defokussiert und verzerrt. Die NASA korrigierte die Bildverzerrung einige Jahre später mit einer neuen Mission zu Hubble. Der Primärspiegel hat eine Oberfläche von ungefähr 50 Fuß2 Sammelfläche. Die Position des Hubble machte eine „Korrektur“ möglich.
JWST Segmentierte Primärspiegel
Das JWST ist das erste Weltraumteleskop, das segmentierte Primärspiegel verwendet. Der Hauptspiegel besteht aus 18 sechseckigen Spiegeln. Die Spiegel bestehen aus Beryllium und sind mit Gold beschichtet. Jeder Spiegel hat einen Durchmesser von 4,3 Fuß. Der JWST hat 270 ft2 eines Oberflächensammelbereichs. Der Hauptspiegel ist ähnlich wie ein Drop-Leaf-Tisch strukturiert: Der Hauptabschnitt des „Tisches“ befindet sich in der Mitte, Ein Blatt an jedem Ende des Tisches, Jedes Blatt ist hinter dem Tisch faltbar.Während des Starts von der Erde klappten die (Blatt-)Spiegel nach innen, sodass die gesamte Struktur in ein Ariane 5 Rakete. Sechs Tage nach dem Start wurden die Außenspiegel hinter dem Hauptspiegel (Tisch) ausgeklappt und neben dem Hauptspiegel (Tisch) positioniert ).Jeder Hexagon-Spiegel verfügt über sieben Stellglieder zur Fein-und Grobpositionseinstellung. Nachdem jeder Spiegel individuell eingestellt wurde, ist das Ergebnis eine einzige Spiegelfläche, die als perfekter Reflektor fungiert.
#4: Das James-Webb-Teleskop kreist in großer Entfernung
Das JWST befindet sich im Orbit etwa 1.000.000 Meilen von der Erde entfernt an einem Ort, der als L2 Lagrange bekannt ist. Die L2 Lagrange ist ein ausgezeichneter Ort, um ein Teleskop zu „parken“, um Weltraumbilder ohne Störung durch die Erde zu sammeln. (Das Hubble umkreist die Erde etwa 330 Meilen über der Planetenoberfläche.)
Lassen Sie uns überlegen, warum wir ein Teleskop in der L2 Lagrange platzieren wollen.
L2 Lagrange (General Three-Körperproblem)
Die Lagrange-Punkte haben ein Nummerierungsschema, das nicht immer konsistent ist.
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Ein Lagrange-Punkt ist ein Ort im Raum, an dem sich die Orbitalbewegung des Objekts (Teleskop) und die Gravitationskräfte (Sonne und Mond) ausgleichen. Der L2-Lagrange-Punkt ermöglicht es dem JWST, sehr wenig Energie (Triebwerke) zu verwenden, um an der genauen relativen Position zu bleiben.
Der L2-Lagrange-Punkt ist im Grunde ein Parkplatz im Weltraum. Objekte bewegen sich im L2-Bereich „herum“, aber es sind nur geringfügige Anpassungen erforderlich, um sie korrekt zu positionieren.
Wunderbare Tatsache: Von den fünf Lagrange-Punkten in unserem Sonnensystem ist L3 befindet sich hinter der Sonne, also sehen wir sie nie. Könnte es einen anderen Planeten geben, den wir nie sehen? Science-Fiction-Autoren erforschen L2, und Wissenschaftsautoren erforschen die Gravitationstheorie in Verbindung mit Computerphysik.
Der L2-Lagrange-Punkt (es gibt fünf) ist ein guter Ort, um Teleskope „zurück“ zur Erde und zur Sonne zu drehen Blockieren Sie die Hitze und eröffnen Sie gleichzeitig einen enormen Blick nach vorne in den Weltraum. JWST hat dies getan.
#5: Der Hitzeschild des James-Webb-Teleskops ist wahnsinnig technisch
In den Hitzeschild des JWST floss eine Menge Ingenieurskunst. Das JWST-Infrarotmessgerät liefert die genauesten Daten, wenn seine Komponententemperatur-364℉ beträgt. Es ist keine Kleinigkeit, diese Temperatur zu erreichen. Es gibt zwei Hauptmethoden, um diese kühle Temperatur zu erreichen.
Passive Kühlung: Ein Hitzeschild
Ein Hitzeschild, geformt wie ein Fußball und so groß wie ein Tennisplatz, wird ausgefahren hinter dem Teleskop. Der Hitzeschild schwächt die Sonnenwärme von der Außenseite der „äußeren“ Schicht (Schicht 1) bis zur „Innenseite“ der inneren Schicht (Schicht 5) etwa eine Million Mal ab.
Ein Nebel ist eine riesige Staub-und Gaswolke im Weltraum.