WFIRST erreicht einen wichtigen Meilenstein, es ist Zeit, mit Entwicklung und Tests zu beginnen

Bald werden Astronomen und Astrophysiker mehr Beobachtungsgaben haben, als sie damit anzufangen wissen. Das James-Webb-Weltraumteleskop wird nicht nur eines Tages, sondern irgendwann in den nächsten Jahren, wir hoffen, dass es, wenn alles gut geht und das Coronavirus es nicht erneut verzögert, in Betrieb genommen und in Betrieb genommen wird. Aber ein weiteres leistungsstarkes NASA-Weltraumteleskop namens WFIRST hat eine wichtige Phase hinter sich und ist der Realität einen Schritt näher gekommen.

WFIRST steht für Wide Field Infrared Survey Telescope. Es wird ein 2,4-Meter-Objektiv haben, das die gleiche Größe wie das Hubble-Objektiv hat. Aber WFIRST wird ein weites Sichtfeld haben, das 100-mal größer ist als das von Hubble. Es wird zwei wissenschaftliche Instrumente tragen: das Wide Field Instrument (WFI) und ein koronagraphisches Instrument. Es wird auch mit einer 300-Megapixel-Kamera ausgestattet sein.

Obwohl das Wort Infrarot im Namen des Teleskops enthalten ist, beobachtet es auch im sichtbaren Licht. In einer Pressemitteilung der NASA heißt es, dass WFIRST in der Lage sein wird, „… schwache Infrarotsignale aus dem gesamten Kosmos zu erkennen und gleichzeitig enorme Panoramen des Universums zu erzeugen…“ Es soll Mitte der 2020er Jahre auf den Markt kommen.

Das Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) der NASA wird Bilder in Hubble-Qualität aufnehmen, die Teile des Himmels abdecken, die 100-mal größer sind als Hubble. Diese riesigen Bilder werden es Astronomen ermöglichen, die Entwicklung des Kosmos zu studieren. Sein Coronagraph-Instrument wird es ihm ermöglichen, Exoplaneten direkt abzubilden und ihre Atmosphären zu studieren. Credits: NASA/GSFC/Conceptual Image Lab

Nachdem vor kurzem ein kritischer Meilenstein überschritten wurde, gab die NASA WFIRST grünes Licht, um mit der Hardwareentwicklung und dem Testen zu beginnen. Das Design von WFIRST ist bereits weit fortgeschritten und das Weltraumteleskop verwendet viel ausgereifte Technologie. Dies ist einer der Gründe dafür, dass das Projekt voraussichtliche Entwicklungskosten von nur etwa 3,2 Milliarden Dollar hat, was viel niedriger ist als der Preis von JWST von etwa 10 Milliarden Dollar.

Das Design von WFIRST erfordert viel bereits bewährte Technologie, insbesondere Teleskopkomponenten in Hubble-Qualität. Die NASA sagt auch, dass ein Großteil des Designs auf den Erfahrungen basiert, die James Webb auf dem beschwerlichen Weg zur Fertigstellung gemacht hat.

Der nächste Schritt für WFIRST besteht darin, das Missionsdesign abzuschließen. Die NASA wird Testeinheiten und technische Modelle bauen, um zu sehen, ob das Design sowohl den Start als auch eventuelle Operationen im Weltraum standhält. Nach dem Start wird WFIRST a . eingeben Halo-Umlaufbahn am Sonne-Erde LaGrange 2-Punkt, der gleiche wie beim JWST.

„Mit einer beispiellosen Kombination aus Breite und Tiefe wird WFIRST eine neue Ära in der Betrachtung unseres Universums einleiten.“

Aus dem NASA-Video 'Simulated Image Shows the Power of NASA's WFIRST'.

WFIRST hat wirklich interessante wissenschaftliche Ziele. Als Infrarot-Teleskop eignet es sich, um größere Fragen zum Universum zu beantworten. Eines der Ziele besteht darin, einige der Fragen zur dunklen Energie zu beantworten, der Kraft, die die Expansion des Universums antreibt. Kosmologen wollen wissen, wie sich die Dunkle Energie im Laufe der Zeit verändert hat und wie und warum sich die Expansion des Universums beschleunigt.

Das Teleskop wird auch an Exoplaneten arbeiten, einem der wichtigsten Themen der Astronomie. Wir wissen immer noch nicht, wie verbreitet Sonnensysteme wie unseres sind und wie die Bewohnbarkeit bestimmt wird. WFIRST wird Astronomen helfen, diese Fragen zu beantworten.

Es wird seinen Koronagraphen nutzen, um große Exoplaneten direkt abzubilden. Es werden auch Spektren dieser Planeten benötigt, um ihre atmosphärische Zusammensetzung zu bestimmen, was uns helfen wird, Biosignaturen zu erkennen.

Eines der interessantesten Ziele von WFIRST ist eine Exoplanetenzählung. Die NASA plant, das Phänomen der Mikrolinsen zu nutzen, um eine statistische Erhebung von Exoplaneten in der Milchstraße durchzuführen. Mikrolinsen sind, wenn sich ein unsichtbarer Planet außerhalb unseres eigenen Sonnensystems vor einem entfernten Hintergrundstern bewegt. Die Schwerkraft des Planeten wirkt wie eine Linse, die das Sternenlicht vergrößert und heller erscheinen lässt. Die NASA erwartet, dass WFIRST auf diese Weise Tausende von Exoplaneten entdecken wird einige Dokumente 70.000 Exoplaneten vermuten lassen.

Künstlerische Illustration eines Exoplaneten. WFIRST wird die Mikrolinsentechnik verwenden, um Tausende von Exoplaneten zu entdecken. Bildquelle: NASA/STScI

Das Teleskop wird auch andere Fragen beantworten, sobald sie bestimmt sind. Die Weltraumwissenschaft – und Weltraumteleskope – sind voller Überraschungen, daher wird es wahrscheinlich Entdeckungen geben, die wir im Voraus nicht vorhersagen können, und einige überraschende Ergebnisse.

WFIRST liefert die gleichen hochauflösenden Bilder wie der Hubble, jedoch mit einem viel größeren Sichtfeld. Vor ein paar Monaten hat die NASA ein Video veröffentlicht, das die Leistung von WFIRST zeigt. Wie das Video zeigt, mussten für ein Hubble-Porträt der Andromeda-Galaxie über 400 Einzelbilder aufgenommen und zu einem zusammengefügt werden. Der Hubble hat dafür auch 4 Jahre gebraucht. Der leistungsstarke WFIRST wird in der Lage sein, ein ähnliches Mosaik mit nur zwei Bildern zu erstellen. Und es dauert nur etwa 90 Minuten, um jeden der beiden einzufangen.

Obwohl WFIRST ein Infrarot-Teleskop ist, unterscheidet es sich vom JWST – das auch ein Infrarot-Zielfernrohr ist – in mehreren Punkten. Während WFIRST einen Panoramablick auf den Kosmos bietet, ist JWST im Infraroten viel empfindlicher. Die Sensibilität von JWST hat jedoch ihren Preis. Es erfordert extreme Kälte, um diese Beobachtungen durchzuführen, und das Teleskop verfügt über einen komplexen und kritischen Sonnenschutz, um es kühl zu halten. Diese Sonnenblende muss gefaltet und für den Start in die Rakete verpackt und eingesetzt werden, bevor das JWST den Betrieb aufnimmt.

WFIRST ist auch ein Infrarot-Teleskop, erfordert jedoch nicht die gleiche niedrige Betriebstemperatur. Es braucht zwar noch ein Kühlsystem, aber keinen unhandlichen und technologisch aufwendigen Sonnenschutz. Die Betriebstemperatur von JWST beträgt 50 Kelvin (-223 °C oder -370 °F). Die Betriebstemperatur von WFIRST ist noch nicht endgültig festgelegt, aber die NASA Designdokumente sagt, es sind etwa 200 Kelvin (-73 C oder -100 F).

Sowohl JWST als auch WFIRST sind Infrarot-Zielfernrohre, und ihre Missionen können sich in gewisser Weise überschneiden. Wenn WFIRST etwas von besonderem Interesse findet, kann JWST es mit größerer Infrarotempfindlichkeit beobachten. Diese Art der Überlappung ist ein Baustein von Teleskopmissionen und -designs. Zum Beispiel die bevorstehende Vera C. Rubin-Observatorium , die noch in diesem Jahr ihr erstes Licht sehen sollte, wird den Himmel nach vorübergehenden Objekten absuchen. Wenn so etwas wie eine Supernova gesichtet wird, werden andere Teleskope damit beauftragt, sie genauer zu beobachten.

Vorerst wird WFIRST nur bis September 2020 finanziert. Die NASA trifft diese administrative Vorsichtsmaßnahme, weil sie den James Webb fertigstellen und in Betrieb nehmen möchte. Die Tatsache, dass zwei große und komplexe Projekte gleichzeitig laufen – beide Weltraumteleskope – erschwert beide Projekte.

Der vorläufige Starttermin von WFIRST ist irgendwann im Jahr 2025. Die geplante Missionsdauer beträgt fünf Jahre.

MEHR:

• Pressemitteilung: NASA genehmigt Entwicklung einer Mission zur Erforschung des Universums und zur Planetensuche
• NASA: Weitfeld-Infrarot-Weltraumteleskop
• Technisches Papier: Das Wide Field Infrared Survey Telescope: 100 Hubbles für die 2020er Jahre
• Universum heute: WFIRST bekommt seinen Coronagraph, um das Licht der Sterne zu blockieren und ihre Planeten zu enthüllen