JWST - James Webb Space Telescope

Im Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland wird die Rahmenstruktur des James Webb Space Teleskops für den Einbau der 18 Spiegel vorbereitet:
Photo Credit: NASA

Hallo Zusammen,

die Webcam zum Reinraum wird jede Minute aktualisiert.

http://jwst.nasa.gov/webcamMax.html

Mit den besten Grüßen
Gertrud

Danke für diesen Link.
Super Service!

Inzwischen wurde mit dem Einbau der Primär Spiegelsegmente begonnen:
Credit: NASA/Chris Gunn
Dazu muss exakt vermessen werden,
eine Genauigkeit von weniger als der Stärke eines Haares ist erforderlich.

Mit einem Roboter Arm wird der Spiegel transportiert und am Rahmen positioniert:


Credit: NASA/Chris Gunn

Fotos vom 25. November 2015

Auf die Größe kommt es an!

Weil die Teleskope extrem lichtschwache Objekte beobachten sollen, ist es wichtig, dass der Spiegel Durchmesser möglichst groß ist.
Dann kann mehr Licht gesammelt werden und sogar Objekte in 13 Milliarden Lichtjahren Entfernung werden sichtbar.

Das war auch schon beim Hubble Teleskop wichtig.
Aber der größte Spiegel, den man am Stück mit einer Rakete starten konnte, war 2,40 m.
Die ausgeklügelte Falt-Technologie des James Webb Teleskops ermöglicht jetzt 6,50 m Spiegel Durchmesser.
Hier im Vergleich:
Image Credit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute   

Der Hauptspiegel besteht aus 18 Segmenten, die beim Start in der Rakete zusammengefaltet sind und erst im All entfaltet werden.

Die Spiegel Segmente sind aus Beryllium gefertigt.
Beryllium ist leicht und sehr formstabil - selbst bei großen Temperaturschwankungen.
Es ist elektrisch leitend und auch ein guter Wärmeleiter, dafür nicht magnetisch.

Ein einzelnes Hauptspiegel Segment hat einen Durchmesser von 1,30 m und ist etwa 5 cm dick.
Das meiste Material wurde an der Unterseite in einer Dreieck-Struktur ausgefräst, um Gewicht zu sparen: 



Spiegel Rückseite
Somit wiegt ein Segment nur noch 20 kg.

Die Spiegel Vorderseite wurde aufwändig poliert: 

 

und  mit reinem Gold beschichtet:



http://www.nasa.gov/content/goddard/final-james-webb-space-telescope-mirrors-arrive-at-nasa/#.UrHJYY2kSkE

Nachdem das in der Rakete zusammengefaltete Teleskop beim Start nochmal ordentlich durchgeschüttelt wurde, der Sonnenschirm und der Primärspiegel entfaltet wurden, müssen die Einzelsegmente mit hoher Genauigkeit zueinander ausgerichtet werden, damit sie wie ein großer Spiegel zusammenarbeiten können. 

Könnt Ihr Euch noch an die Inbetriebnahme des Hubble Teleskops erinnern?
Es lieferte nur unscharfe Bilder, weil sich beim Schleifen des Spiegels ein Fehler eingeschlichen hatte.
Obwohl die Abweichungen sehr klein waren, konnten keine brauchbaren Bilder erzeugt werden.
Erst drei Jahre später konnte das Space Shuttle bei einer Reparaturmission das COSTAR Instrument installieren, welches den Fehler korrigierte.

Kann man nun beim JWST 18 Spiegel mit der erforderlichen Präzision aufeinander abstimmen?
Wie soll das überhaupt funktionieren?

Auf der Rückseite jedes Spiegels werden drei Whiffles aufgesetzt, die die Kräfte verteilen.
Darauf sitzt ein dreieckiger Rahmen mit sechs Aktuatoren, die jedes Segment in sechs Freiheitsgraden schwenken können.
Das sind kleine Elektromotoren, die extrem genau arbeiten und die Spiegel exakt aufeinander abstimmen.

In der Mitte sitzt ein siebenter Aktuator, der über sechs Streben mit den Spiegel-Ecken verbunden ist.
Durch Ziehen oder Drücken der Streben kann die Spiegelkrümmung korrigiert werden.

So ist das aufgebaut:


Image Credit: NASA/ Ball Aerospace

Inzwischen (2.Jan. 2016) sind 12 der 18 Spiegel des JWST montiert (im GSFC Reinraum)
(hier mit CFRP Schutzdeckeln)

                   

                      Bild: NASA/ C.Gunn

      Gruss HHg

Was ich bisher nicht herausfinden konnte: Reicht der Erdschatten eigentlich bis zum L2?

Was ich bisher nicht herausfinden konnte: Reicht der Erdschatten eigentlich bis zum L2?

Der Kernschatten der Erde ist durchschnittlich 1,384 Millionen Kilometer lang,[1] der Lagrange-Punkt L2 liegt somit außerhalb dieses Bereichs.

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Erdschatten

Besten Dank, also knapp 120.000km zu kurz für das JWST...

Selbst wenn der Schatten bis an den L2 heranreichen würde, befände sich ein Raumfahrzeug dort wohl nicht im Schatten da es nicht genau an dem Punkt verharrt sondern diesen umkreist.

Da das James Webb Telescope ein Infrarot-Teleskop ist und es der Sonnenstrahlung ausgesetzt ist, muss es aufwendig davon abgeschirmt werden.

Das blaue ist der Sonnen-Schutz. Er blockt die Sonnenstrahlen ab und hält das eigentliche Teleskop kalt. Nur so kann es im Infraroten die angestrebte Genauigkeit erreichen.



Mane

Selbst wenn der Schatten bis an den L2 heranreichen würde, befände sich ein Raumfahrzeug dort wohl nicht im Schatten da es nicht genau an dem Punkt verharrt sondern diesen umkreist.

Um konstante Temperaturen erhalten zu können, werden Sonden im L2 sogar auf Bahnen gehalten, in denen sie noch nicht einmal in den Halbschatten kommen

Ja, der spezielle "Charme" von L₂ hat ein wenig andere Ursachen. So nimmt eine Sonde im Orbit um diesen Lagrangepunkt einen quasi festen Punkt im Raum ein, relativ zur Erde gesehen. Das sollte die exakte Lokalisation ein wenig leichter machen und die Signallaufzeiten sind kurz und konstant. Das hätte man aber auch alles im Erdorbit, nur dort muss sich ein Teleskop nicht nur aus einer, sondern aus (bis zu) zwei Richtungen gegen Wärmestrahlung schützen: Sonne und Erde. Bei L₂ liegen beide Wärmequellen konstant in derselben Richtung.

...sondern aus (bis zu) zwei Richtungen gegen Wärmestrahlung schützen: Sonne und Erde.

...sondern aus (bis zu) drei Richtungen gegen Wärmestrahlung schützen: Sonne, Erde und Mond.   

Nun, Kleinvieh macht auch Mist. Kann man eigentlich sagen (z.B. in Bogenmaß), wie weit der Mond sich von der Erde entfernt, natürlich von L₂ aus gesehen? Bei einem Abstand von nicht ganz 400.000 km des Mondes von der Erde, 1,5 Mio. km Abstand von L₂ zur Erde und einem Abstand des Teleskops von einigen hunderttausend Kilometern von diesem darf man das dann wohl auch nicht prinzipiell vernachlässigen.

Oder anders gefragt. Wie viel Wärmestrahlung kommt aus einer etwas anderen Richtung als von der Erde und der Sonne?

Ich glaub du hast mich falsch verstanden. Ich wollte nur sagen, dass ein Infrarot-Teleskop (wie das James Webb) im LEO von drei Wärmequellen abgeschirmt werden müsste.

Das ist nun wieder ein Trugschluss deinerseits. Was ich hatte sagen wollen, ist folgendes: Je nach Abstand ist der Mond mit Sicherheit die kleinste Wärmequelle, schon aufgrund seiner Größe. Andererseits verschwindet er ja nun nicht, indem man eine Sonde um den Lagrangepunkt kreisen lässt. Auch dort kommt Strahlung von Sonne, Erde und Mond an. L₂ befindet sich nun definitionsgemäß von der Sonne aus gesehen genau hinter der Erde, also stehen Sonne, Erde und Sonde (theoretisch) auf einer Linie. Nun kreist aber so ein Weltraumteleskop mit gehörigem Abstand um L₂, meines Wissens sogar mit einem größeren als der Mond um die Erde, und der Abstand zur Erde ist auch nicht unbeträchtlich. Eigentlich müsste der Mond in von der Achse Sonne-Erde-Sonde in der Spitze um ein ganzes Stück abweichen.

Es kann nun natürlich so sein, dass diese Abweichung eher klein und damit zu vernachlässigen ist, zumal wie oben gesagt der Mond ohnehin der kleinste der drei Quellen sein müsste.

Was allerdings auch interessant wäre, wäre die minimalen und maximalen Abstände des Teleskops zum Mond. Das zu berechnen ist aber mit Sicherheit nicht trivial.

Die Wärmestrahlung vom Mond ist vernachlässigbar. Auf die etwa 400.000 km entfernte Erde beträgt sie weniger als 1/1000 Grad Celsius und der L2 ist ja noch ein Stück weiter vom Mond weg...

Das hat übrigens der italienische Physiker Macedonio Melloni bereits 1846 nachgewiesen.
http://www.deutschlandfunk.de/astronomie-vergessene-stars-macedonio-melloni.732.de.html?dram:article_id=296677

Im Übrigen ist der Sonnenschutz vom JWST mehrschichtig, wobei das Vakuum zwischen den Schichten als Wärmeisolator dient, da kommt nix an Wärmestrahlung durch.

...Im Übrigen ist der Sonnenschutz vom JWST mehrschichtig, wobei das Vakuum zwischen den Schichten als Wärmeisolator dient, da kommt nix an Wärmestrahlung durch. 

Ähem, Lumpi :
 Das "Vakuum zwischen den Schichten" verhindert keineswegs die Wärmestrahlung
(auch das Vakuum des Weltraums verhindet ja keineswegs, dass uns die Wärmestrahlung der Sonne erreicht).
Die verschiedenen Schichten einer Multi-Layer Insulation (MLI) bewirken eine Temperatur-Kaskade, wobei jeweils zwei sich gegenüberstehende Oberflächen
entsprechend ihrem thermischen Emissionsvermögen und ihrer Temperatur im Strahlungsaustausch-Gleichgewicht stehen. - Das Vakuum hilft in dieser Hinsicht nur dadurch, dass Wärmetransport durch Konvektion wegfällt.

Das ist nun wieder ein Trugschluss deinerseits.

Les dir mal Post #296 und meine Antwort darauf durch. Ich hab deine Fragestellung um den Winkel zwischen Erde und Mond von L2 aus gesehen gar nicht in Frage stellen wollen. Deine Frage ob der Mond von L2 aus gesehen hinter dem Sonnenschutz von James Webb ist oder nicht, ist ne valide Frage. Darauf wollte ich aber wie gesagt gar nicht eingehen.

In Post #296 schreibst du...

Das hätte man aber auch alles im Erdorbit, nur dort muss sich ein Teleskop nicht nur aus einer, sondern aus (bis zu) zwei Richtungen gegen Wärmestrahlung schützen: Sonne und Erde.

Ich wollte einfach nur erwähnen, dass hier auch noch der Mond zu beachten wäre. Nichts weiter.


Mane

@SpechMech:
Ja danke, also müsste ich das Wort Wärmestrahlung durch Wärmeströmung ersetzen! 

Nun, Kleinvieh macht auch Mist. Kann man eigentlich sagen (z.B. in Bogenmaß), wie weit der Mond sich von der Erde entfernt, natürlich von L₂ aus gesehen.[...]

Dürften wohl bis zu 20° sein.

Les dir mal Post #296 und meine Antwort darauf durch. Ich hab deine Fragestellung um den Winkel zwischen Erde und Mond von L2 aus gesehen gar nicht in Frage stellen wollen. Deine Frage ob der Mond von L2 aus gesehen hinter dem Sonnenschutz von James Webb ist oder nicht, ist ne valide Frage. Darauf wollte ich aber wie gesagt gar nicht eingehen.

[...]
Ich wollte einfach nur erwähnen, dass hier auch noch der Mond zu beachten wäre. Nichts weiter.

Aber das war doch sofort klar gewesen. Ich hatte jetzt nur an "die üblichen Verdächtigen" Sonne und Erde als Quelle von Wärmestrahlung gedacht und den Mond vergessen gehabt. Nachdem du mich an diese Tatsache erinnert hattest, ergab sich aber sofort die Frage, wie sich der Mond an L₂ auswirkt. Angesichts der Größe des Mondes und der mutmaßlichen Abweichung von 20° dürfte das aber wirklich kein Thema sein. Der Bereich des Himmels, der von der Wärmeisolierung gegen Erde und Sonne abgeschirmt werden muss, dürfte allerdings noch ein klein wenig geringer sein. Oder was meinen die Experten?

Noch eine andere Überlegung: Bei Sonnen- und Mondfinsternissen muss sich der Mond der Logik zufolge recht genau auf einer Linie mit Sonne, Erde, L₁ und L₂ befinden. Die gibt es natürlich nicht alle Tage, aber trotzdem sollte sich der Mond bei Neu- und Vollmond relativ daran befinden. Daraus folgt doch aber, dass der Mond bei Vollmond die größte Annäherung an L₂ erreicht, was immer noch deutlich mehr als eine Million Kilometer sein müsste. Der Winkel, unter dem der Mond zu diesem Zeitpunkt erscheint, dürfte deutlich kleiner als besagte 20° sein.

So, und nun hoffe ich, dass meine Überlegungen einigermaßen sinnvoll und verständlich gewesen sind.