Wenn es nächstes Jahr auf den Markt kommt, wird die James Webb Weltraumteleskop (JWST) wird das größte, komplexeste und modernste Observatorium sein, das jemals ins All geschickt wurde. Aus diesem Grund wurde die Mission mehrmals verschoben, da Bodenpersonal gezwungen war, das Teleskop einer langen Reihe zusätzlicher Tests zu unterziehen. All dies soll sicherstellen, dass das JWST in der Vakuum- und Extremtemperaturumgebung des Weltraums überlebt und funktioniert.
Vor kurzem führten die Testteams die kritischen „ Bodensegmenttest “, wo das fertig montierte Observatorium mit Strom versorgt wurde und um zu sehen, wie es auf Befehle im Weltraum reagiert. Diese Befehle wurden von seinem Mission Operations Center an der Institut für Weltraumteleskop-Wissenschaft (STScI) in Baltimore. Nach dem Erreichen dieses jüngsten Meilensteins befindet sich das JWST nun auf Kurs für seinen geplanten Start im nächsten Jahr im Oktober.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass beim Bodensegmenttest die Besatzungen den vollständigen End-to-End-Prozess durchführen, der mit der Missionsplanung beginnt und damit endet, dass die erhaltenen wissenschaftlichen Daten im Gemeindearchiv veröffentlicht werden. Dadurch wird sichergestellt, dass alle Komponenten des Observatoriums im Weltraum funktionieren und mit den komplexen Kommunikationsnetzwerken sowohl Befehle empfangen als auch Daten zurücksenden.
Nachdem das Observatorium nun vollständig zusammengebaut wurde, führen Webb-Teams umfassende Tests auf Observatoriumsebene durch, um sicherzustellen, dass es auf die Strapazen des Abhebens vorbereitet ist. Credits: NASA/Chris Gunn
Wie Amanda Arvai, die stellvertretende Abteilungsleiterin für Missionsoperationen bei STScI, kürzlich in einer NASA . sagte Pressemitteilung :
„Dies war das erste Mal, dass wir dies sowohl mit der tatsächlichen Webb-Flughardware als auch mit dem Bodensystem getan haben. Wir haben Teile dieses Tests während des Zusammenbaus des Observatoriums durchgeführt, aber dies ist der erste und vollständig erfolgreiche End-to-End-Betrieb des Observatoriums und des Bodensegments. Dies ist ein großer Meilenstein für das Projekt und sehr lohnend zu sehen, wie Webb wie erwartet funktioniert.“
Für diesen Test schickte das Missionsteam Befehle vom Mission Operations Center, um jedes der vier Instrumente, aus denen das JWST besteht, zu aktivieren und zu bedienen Integriertes wissenschaftliches Instrumentenmodul (ISIM) . Dazu gehören die Nahinfrarot-Kamera (NIRCam), die Nahinfrarot-Spektrograph (NIRSpec), die Mittel-Infrarot-Instrument (MIRI) und die Feinführungssensor/Nah-Infrarot-Imager und spaltloser Spektrograph (FGS/NIRISS).
Sobald Webb im Weltraum ist, werden Befehle vom STScI in Baltimore an eines der drei Arrays gesendet, aus denen die . besteht Deep-Space-Netzwerk (DSN). Die NASA verwendet diese internationale Anordnung massiver Funkantennen – die sich in Kalifornien, Spanien und Australien befinden –, um mit Missionen zu kommunizieren, sobald sie sich im Weltraum befinden. Diese Befehle werden dann an das Observatorium übertragen, während es um den Lagrange-Punkt Erde-Sonne L2 kreist.
Um die Entfernungen zu simulieren, die es gibt, sobald das JWST im Weltraum ist – 374.000 km (232.000 Meilen) im Perigäum und 1,5 Millionen km (930.000 Meilen) im Apogäum – verließ sich das Flugbetriebsteam auf einen speziellen Emulator, der eine Funkverbindung zwischen dem Observatorium und dem DSN. Die Befehle wurden dann über den DSN-Emulator an das JWST weitergeleitet, das sich derzeit im Reinraum der Northrop Grumman-Anlage in Redondo Beach, Kalifornien, befindet.
Wie Arvai erklärte, demonstrierte das Flight Operations Team erstmals den kompletten Zyklus zur Durchführung von Beobachtungen mit der ISIM-Suite des Observatoriums. Als sie beschrieben es:
„Dieser Zyklus beginnt mit der Erstellung eines Beobachtungsplans durch das Bodensystem, das vom Flight Operations Team mit dem Observatorium verbunden wird. Die wissenschaftlichen Instrumente von Webb führten dann die Beobachtungen durch und die Daten wurden zurück an das Mission Operations Center in Baltimore gesendet, wo die wissenschaftlichen Erkenntnisse verarbeitet und an die Wissenschaftler verteilt wurden.“
Der Test wurde von einem Team von fast 100 Personen an vier aufeinanderfolgenden Tagen durchgeführt. Aufgrund von Personalbeschränkungen durch die COVID-19-Pandemie waren jedoch nur sieben Mitarbeiter im Mission Operations Center anwesend. Der Rest des Teams arbeitete aus der Ferne und verließ sich auf Telepräsenz, um das physische Team und den Fortschritt des Tests routinemäßig zu überwachen.
Wenn dieser Test abgeschlossen ist, besteht der nächste Schritt bei der Vorbereitung des Observatoriums in die Weltraumtauglichkeit in der Prüfung der Schallpegel und der Sinusschwingung. Diese werden bestimmen, ob das Observatorium den Härten und Kräften standhält, die es während des Starts und in der extremen Umgebung des Weltraums erfahren wird. Ähnliche Tests wurden mit den einzelnen Komponenten von Webb durchgeführt, aber dies ist das erste Mal, dass das vollständig montierte Teleskop getestet wird.
Testoperator Jessica Hart überwacht den Testfortschritt im Mission Operations Center von Webb. Credits: STSCI/Amanda Arvai
Das JWST ist das Ergebnis langjähriger harter Arbeit von wissenschaftlichen Instituten, kommerziellen Einrichtungen und mehreren Weltraumbehörden – der NASA, der ESA und der Canadian Space Agency (CSA). Nach seinem Start im Oktober 2021 wird dieses Weltraumteleskop der nächsten Generation im Wesentlichen die Entdeckungen von Missionen wie derHubble,Kepler,undSpitzerWeltraumteleskope und machen dort weiter, wo sie aufgehört haben.
Seine fortschrittliche Suite von Infrarotinstrumenten, Spektrographen und Koronagraphen wird entfernte Sterne und Exoplaneten beobachten und es Wissenschaftlern ermöglichen, sie wie nie zuvor zu charakterisieren und festzustellen, ob sie Leben unterstützen könnten. Es wird auch nach Leben in unserem Sonnensystem suchen, indem es Planeten und Monde untersucht, insbesondere die eisigen Monde von Jupiter und Saturn, die innere Ozeane haben (Europa, Ganymed, Enceladus, Titan usw.).
Seine leistungsstarke Optik wird es ihm ermöglichen, in die früheste Periode des Universums zurückzublicken und uns einen Einblick zu geben, wann und wie die ersten Sterne und Galaxien entstanden sind. Und es wird die großräumige Struktur des Universums untersuchen, um seine Expansionsrate zu messen und die Rolle von Dunkler Materie und Dunkler Energie in der kosmischen Evolution zu erkennen.
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