Start und Orbit

Das JWST soll mit einer Ariane 5 Rakete von dem Centre Spatial Guyanais in Französisch-Guayana starten. Für den Transport muss das Teleskop zusammengefaltet werden und wird folgedessen auf dem Weg zum Einsatzort in vielen Teilschritten wieder entfaltet. Die beiden Raketenstufen der Ariane 5 bringen das Teleskop zuerst auf einen ungefähren Kurs. Im nächsten Schritt wird sich eine halbe Stunde nach dem Abtrennen der letzten Raketenstufe das aus fünf Segmenten bestehende Solarpanel entfalten. Dadurch ist die Stromversorgung für den weiteren Flug sichergestellt. Die systemeigene Lageregelung kann seine Arbeit aufnehmen. Die Lageregelung kontrolliert neben der Lage des Teleskops auch die Hitzeeinstrahlung durch die Sonne, damit es während des Fluges zu keinen Beeinträchtigungen kommt. Nach ca. einem Tag erreicht das Teleskop die Mondumlaufbahn wo es im dritten Schritt seine Parabolantenne ausfährt. Nach drei Tagen Flugzeit werden im vierten Schritt die beiden Hauptträger für das Sonnensegel ausgeklappt. Am vierten Tag erfolgt Schritt fünf wo das Teleskop angehoben wird, um es von den übrigen Teilen wie Recheneinheiten und Antrieb thermisch abzuschirmen. Im sechsten Schritt erfolgt die Öffnung der Schutzhüllen für die Folien und die beiden Seitenmasten in Teleskopbauweise werden ausgeschoben um den Sonnenschild zu entfalten. Nun werden die Folien gestrafft und separiert, so dass zwischen jeder Folie ein Zwischenraum entsteht, damit Wärmestrahlung besser an die Umgebung angeben werden kann und keine Hitzeübertragung stattfindet. Dies trägt zur Kühlung des Teleskops bei. Erst am 11. Tag wird sich das Sonnenschild komplett entfaltet haben. Im siebten Schritt erfolgt das Ausklappen des Sekundärspiegels sowie das Ausfahren der Kühlelemente der Instrumente. Das Ausklappen der Seitenteile des Hauptspiegels in die Endposition dauert weitere zwei Tage. In den folgenden neun Tagen werden die Instrumente auf die Betriebstemperatur hinunter gekühlt. Im achten Schritt, am 29. Tag, unternimmt das System eine Kurskorrektur um in die endgültige Umlaufbahn am sogenannten Lagrange-Punkt 2 (L2) einzuschwenken. Im neunten und letzten Schritt werden die Instrumente exakt kalibriert und der Spiegel genau ausgerichtet. Es werden geschätzt sechs Monate vergehen, bis alle Instrumente bis auf ihre Betriebstemperatur abgekühlt, die Spiegel exakt Justiert und alle Instrumente genau kalibriert sind. Im Anschluss kann das James Webb Space Teleskop seine Arbeit aufnehmen.

Das JWST wird seinen Platz an dem sogenannten Lagrange-Punkt L2 haben. Er befindet sich ca. 1,5 Millionen km von der Erde entfernt, was ungefähr vier mal die Entfernung zwischen Erde und Mond entspricht. Das Teleskop befindet sich dort auf der sonnenabgewandten Seite, was aufgrund der sonst möglichen Wärmestrahlung ein wichtiges Detail ist. Die beiden Hauptstörquellen, Erde und Sonne, befinden sich beide in einer Richtung, was es einfacher macht, das Teleskop mittels eines Strahlungsschildes gegen die von Sonne und Erde emittierten Infrarotstrahlung zu schützen.

Der Lagrange-Punkt L2 ist ein elliptischer, semi-stabiler Orbit. Benannt wurde dieser Orbit nach dem Mathematiker Joseph-Louis Lagrange, der im 18. Jahrhundert fünf Lösungen für das Dreikörperproblem entwickelte. Dabei suchte Lagrange nach einer stabilen Anordnung, in der drei Objekte einander umkreisen können und dennoch an derselben Stelle relativ zueinander verbleiben. Er fand fünf Punkte. Die drei Punkte L1, L2 und L3 befinden sich in einer Linie, während sich die beiden Punkte L4 und L5 an den Endpunkten jeweils eines gleichseitigen Dreiecks befinden.

Durch die Gravitation von der Sonne und der Erde wird das JWST fast alleine an seiner Position gehalten. Der Lagrange-Punkt L2 ist aus fünf Gründen optimal.

  • Zum einen befinden sich die beiden größten Infrarotstörquellen, Sonne und Erde, in einer Richtung und können entsprechend einfach durch ein Schutzschild abgeschirmt werden.
  • Durch die Gravitationswirkung von Erde und Sonne bleibt das Teleskop fast allein in seiner Position und muss nur wenig Korrekturen durch seine Triebwerke vornehmen, dadurch wird Treibstoff gespart.
  • Das Teleskop befindet sich für Kommunikationszwecke nahe an der Erde.
  • Die Sonnenenergie kann genutzt werden.

Bei entsprechender Abschirmung gibt es einen klaren Blick in das All.

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