Zum ersten Mal in der Geschichte der Menschheit wurden hochauflösende Bilder des Weltraumuniversums veröffentlicht! Von der teuersten “Kamera”, die 10 Milliarden Dollar kostet

Wie ist der Urknall passiert? Wie weit erstreckt sich das Universum wirklich? Sind die Menschen allein im Universum?

In naher Zukunft könnte Hubbles Nachfolger, das James Webb Space Telescope (JWST), diese Fragen beantworten, und jetzt hat es die ersten Antworten geliefert.

JWST hat das bisher tiefste und klarste Infrarotbild des fernen Universums aufgenommen und das erste Vollfarbbild seit seiner Inbetriebnahme.

Verwendung von Infrarot-Bildgebung als Auge zur Beobachtung des unbekannten alten Universums

Hier abgebildet ist der Galaxienhaufen SMACS 0723, der vor 4,6 Milliarden Jahren erschien und Tausende von Galaxien enthält.

Es wurde mit der Nahinfrarotkamera (NIRCam) von JWST aufgenommen und mit Fotos verschiedener Wellenlängen kombiniert. Es dauerte insgesamt 12,5 Stunden, um alle Fotos zu sammeln, und es hätte Wochen gedauert, wenn es an Hubble übergeben worden wäre.

Am Nachmittag des 11. Juli, ET, veröffentlichte NASA-Administrator Bill Nelson dieses Foto während eines speziellen Last-Minute-Briefings im Weißen Haus:

Mr. President, wenn Sie ein Sandkorn eine Armlänge entfernt an Ihre Fingerspitzen halten, ist das ein Teil des Universums, das Sie sehen.

Aber die Sternhaufen auf dem Bild sind so groß, dass sie sogar Raum und Zeit um sie herum krümmen, was zu einem Phänomen namens „Gravitationslinseneffekt“ führt, das die weiter entfernten Galaxien hinter dem Haufen vergrößert.

Das Licht einiger dieser Galaxien hat 13 Milliarden Jahre zurückgelegt , um das Teleskop zu erreichen.

JWST wird nicht nur das interessierende Himmelsobjekt abbilden, sondern das Licht auch in verschiedene Wellenlängen aufteilen.

Infolgedessen kann sich JWST nicht nur auf ferne Nebel, Galaxienhaufen und sogar Exoplaneten konzentrieren, was es uns ermöglicht, winzige Strukturen zu sehen, die noch nie zuvor gesehen wurden, sondern Forschern auch helfen, die Masse, das Alter, die Geschichte und die Zusammensetzung von Galaxien zu verstehen.

Dies liegt vor allem daran, dass sich das Prinzip von JWST von dem von Teleskopen wie Hubble unterscheidet: Es basiert auf Infrarotbildgebung, die Licht aus einem für das menschliche Auge unsichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums (Infrarotbereich) beobachtet.

Die vier beteiligten wissenschaftlichen Instrumente sind das Near Infrared Spectrometer (NIRSpec), das Mid Infrared Instrument (MIRI), die Near Infrared Camera (NIRCam), der Near Infrared Imager und der Seamless Spectrograph (NIRISS).

Hubble hat einige Infrarot-Erkennungsfähigkeiten, aber nicht so gut wie JWST.

Die von JWST beobachtete Infrarotregion ist entscheidend für die Kartierung der Zeitachse unseres Universums – da sich das Universum weiter ausdehnt, erscheinen uns die ältesten und seltensten Sterne und die von ihnen beleuchteten Dinge nur als Infrarotlicht.

Astronomen hoffen, mit JWST jedes Stadium der kosmischen Geschichte zu erforschen, vom Inneren unseres Sonnensystems bis zu den am weitesten entfernten beobachtbaren Galaxien im frühen Universum und alles dazwischen, um der Menschheit zu helfen, den Ursprung des Universums, die Galaxienentwicklung und unsere Position zu verstehen drin.

Trotzdem können wir damit rechnen, den frühen Zustand des sichtbaren Universums heute zu beobachten, indem wir sehen, wie die ersten Galaxien nur wenige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall entstanden und die Astrophysik, wie wir sie kennen, revolutioniert haben.

Dieses Foto stellt nur eine Vorschau dar. Am 12. Juli um 22:30 Uhr Pekinger Zeit wird die NASA Live-Übertragungen von mehr Vollfarbbildern und -daten übertragen , darunter Nebel, Galaxien und Atmosphären von extrasolaren Planeten.

Das bisher teuerste Weltraumteleskop ohne Spielraum für Fehler

JWST wurde am 25. Dezember 2021 nach etwa 25 Jahren Entwicklung gestartet.

Davor wurde es jahrzehntelang vorbereitet, mit Plänen, die in den frühen 1990er Jahren begannen, benannt nach dem zweiten Administrator der NASA, James Webb, mit einem Budget von 500 Millionen Dollar, und es wurde 2007 in Betrieb genommen .

Die Schwierigkeit beim Bau des JWST übertraf jedoch die Erwartungen der NASA bei weitem.Aufgrund vieler technischer Verzögerungen und Kostenüberschreitungen bei dem Projekt wurde das JWST im Jahr 2005 einer umfassenden Neugestaltung unterzogen, und die Startzeit verzögerte sich, bis das JWST schließlich im Jahr 2021 gestartet wurde. darf starten.

25 Jahre kontinuierliche Investitionen aus 20 Ländern, die Zusammenarbeit von Zehntausenden von Wissenschaftlern, verschiedene Rückschläge und mehrfache Verzögerungen, verschiedene Faktoren haben das teuerste Weltraumteleskop der Geschichte geschaffen, und die Kosten von JWST belaufen sich auf fast 10 Milliarden US-Dollar .

Modernste Wissenschaft verbrennt Geld, und natürlich gibt es einen Grund, Geld zu verbrennen: Objektive mit größerem Kaliber, 10-Nanometer-Spiegelmaterialien, Sonnenblenden in der Größe eines Tennisplatzes usw. müssen zu 100 % stimmen.

Kurz gesagt, Technologie ist ein Durchbruch, F&E ist alles oder nichts, und es handelt sich nicht um einen einfachen linearen Anstieg der Kosten.

Selbst wenn es gestartet werden kann, ist das JWST zu groß, um in seiner vollständigen Form direkt in den Weltraum gestartet zu werden. Es muss gefaltet werden, um zum Start auf einer Rakete installiert zu werden. Es kann erst nach dem Start verschiedene Anpassungen im fernen Weltraum vornehmen, und nein Fehler sind erlaubt.

Es dauerte nur zwei Wochen, um das Visier im Weltraum einzusetzen.

Die Temperatur des JWST-Beobachtungsmoduls muss unter 40 K (-233,15 °C) gehalten werden, um schwaches Infrarotlicht zu sehen, und die Sonnenblende spielt die Rolle der Temperaturkontrolle. Andernfalls würde das Signal des Ziels in der Infrarotstrahlung des Teleskops selbst, der Sonne, der Erde und des Mondes übertönt.

Die Komplikation beim Aufklappen des Visiers besteht darin, dass jedes Gelenk perfekt ausgeführt werden muss, damit das Visier geöffnet werden kann. Das gesamte JWST hat bis zu 344 Single Points of Failure, und das Visor enthält einen erheblichen Teil davon, und ein Single Point of Failure bedeutet, dass das gesamte Projekt fehlschlägt, sobald ein Fehler auftritt. Ein versehentliches Reißen der Folie während der Tests im Jahr 2018 war auch einer der Faktoren, die das Projekt verzögerten.

Auch die Kalibrierung des Hauptspiegels ist zeitaufwändig.

Der Hauptspiegel des JWST, der als faltbarer „Waben“-Spiegel aus 18 sechseckigen Spiegeln konzipiert ist, hilft dabei, eine große Menge Infrarotlicht von einem ausgewählten Ziel einzufangen. Aber jeder dieser Spiegel (plus Sekundärspiegel und andere Komponenten) muss genau eingestellt werden, damit das darin reflektierte Bild mit den anderen Spiegeln übereinstimmt und sich mit ihnen überlappt.

In den letzten sechs Monaten haben Ingenieure und Wissenschaftler den Spiegelteil des Teleskops sorgfältig justiert und seine Instrumente kalibriert.

Jetzt ist JWST endlich bereit, Licht aus fernen Galaxien für die Menschheit zu sammeln.

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