James Webb-romteleskopet

James Webb-romteleskopets primærspeil, 2017.
Av /NASA.

Forskjellen i størrelse mellom primærspeilene på Hubble-romteleskpet (til venstre) og James Webb-romteleskopet.

.
Lisens: fri

Fra prøvingen av ett lag i James Webb romteleskopets store solskjerm.

.
Lisens: Begrenset gjenbruk

Ett av de 18 segmentene i James Webb romteleskopets primærspeil inspiseres etter pålegging av et uhyre tynt lag gull.

.
Lisens: fri

NIRCam, ett av de fire instrumentene i James Webb-romteleskopet.

.
Lisens: Begrenset gjenbruk

Artikkelstart

James Webb-romteleskopet, på engelsk James Webb Space Telescope (JWST), er et romteleskop som etter planen skal skytes opp 31. oktober 2021. Teleskopet er en etterfølger til romteleskopet Hubble (HST). Mens Hubble rom-observatorium hovedsakelig observerer synlig lys og ultrafiolett stråling, vil James Webb-romteleskopet observere infrarød stråling.

Faktaboks

Etymologi
James Webb Space Telescope forkortet til JWST
Også kjent som
Next Generation Space Telescope
NGST

Teleskopet er oppkalt etter James E. Webb, NASAs andre leder.

Hensikt

JWST vil dekke rød og infrarød stråling over bølgelengdeområdet fra 0,6 til 28 mikrometer. Til sammenligning registrerte HST ultrafiolett, synlig og nær infrarød stråling fra 0,1 til 2,5 mikrometer. JWST har et hovedspeil med 6,5 meter diameter, og vil derfor gi skarpere avbildning innenfor det felles nær infrarøde bølgelengdeområdet enn HST kan med sitt 2,4 meter hovedspeil.

Observasjoner av langbølget infrarød stråling vil omfatte kraftig rødforskjøvet stråling fra svært fjerne objekter. Det forventes dermed at JWST vil gi ny, unik kunnskap om universets utviklingen fra big bang. Det er av stor interesse å få et klarere bilde av hvordan de tidligste, små galaksene med relativt få stjerner utviklet seg til de etterfølgende, betydelig større galaksene.

Stjerner dannes ved lokal konsentrasjoner og sammentrekninger inne i enormt store skyer av gass og støv. Det er fremdeles knyttet mange spørsmål til fødsel og utvikling av stjerner og planeter. Denne prosessen er vanskelig å observere i synlig lys, siden skyene kan være ugjennomsiktige, mens de er betydelig mer transparente for infrarød stråling.

Noe høyere bildeoppløsning, og informasjon om temperatur og innhold av molekyler og atomer fra et omfattende bredt infrarødt spektrum, vil gi viktig ny kunnskap om fjerne og nære stjerner, planeter og mindre objekter. Det forventes også at JWST gir muligheter for å observere og lære mer om eksosolare planeter.

Organisering

Prosjektet oppsto som Next Generation Space Telescope (NGST) i 1996 og fikk sitt nåværende navn 10. september 2002.

Programmet drives i et internasjonalt samarbeid, først og fremst med den europeiske romorganisasjonen ESA og den kanadiske romorganisasjonen CSA, men er sterkt forsinket i forhold til opprinnelige planer. Det har også blitt vesentlig dyrere. I 1997 regnet NASA med en oppskytning i 2007 og en totalkostnad på ca. 500 millioner dollar. I 2016 hadde forsinkelser ført til en planlagt oppskytning i oktober 2018 og en kostnad på 8,7 milliarder dollar. Kostnadsoverskridelsene førte til at prosjektet var truet av kansellering i 2011.

Bane

For å sikre at svake målinger ikke forstyrres av infrarød stråling fra selve JWST, må teleskopet holdes så kaldt som mulig. Det blir derfor utstyrt med en diger skjerm som blokkerer for lys fra Solen, Jorden og Månen, men for å oppnå et akseptabelt resultat, må disse tre himmellegemene befinne seg i omtrent samme retning. Dermed falt banevalget på L2, Lagrange-punkt 2, det vil si en elliptisk bane rundt et punkt som ligger på en linje gjennom Jordens og Solens sentra og omtrent 1,5 millioner kilometer utenfor Jorden. Her følger JWST, i et noenlunde stabilt leie, Jordens og Månens vandring rundt Solen.

Teleskopet og instrumentene

Speil

Teleskopet som skal samle den infrarøde strålingen, har til sammen 21 speilsegmenter. 18 tilhører primærspeilet, som har et tverrmål på omtrent 6,5 meter. Til sammenligning har primærspeilet på Hubble-romteleskopet en diameter på 2,4 meter, men hvis denne speilkonstruksjonen skulle oppskaleres for bruk på JWST, ville den ha blitt altfor tung.

Ingeniørene måtte gå nye veier, og besluttet å lage speilsegmentene av beryllium, som er både sterkt og lett – hvert segment veier omkring 20 kg. Segmentene er sekskantede med et tverrmål på 1,32 meter fra side til side, og er dekket av et uhyre tynt lag av gull for å øke refleksjonen av infrarød stråling. Sammen danner de en bortimot sirkelformet flate med et oppsamlingsareal på 25 kvadratmeter, omtrent syv ganger mer enn oppsamlingsarealet på Hubble-romteleskopet.

Primærspeilet må være delvis sammenfoldet under oppskytningen, og hvert segment skal – ved hjelp av seks aktuatorer – kunne innrettes med en nøyaktighet på en titusendedel av et menneskehårs tykkelse.

Instrumenter

De fire instrumentene i JWST er

  • MIRI (Mid-Infrared Instrument), bygget av et europeisk konsortium under ledelse av ESA og NASAs Jet Propulsion Laboratory.
  • NIRCam (Near-Infrared Camera), levert av University of Arizona.
  • NIRSpec (Near-Infrare Spectrograph), bygget av ESA med komponenter levert av NASAs Goddard Space Flight Center.
  • FGS-TFI (Fine Guidance Sensor Tunable Filter Imager), fremstilt av CSA.

Romteleskopet får dessuten ni undersystemer, hvorav solskjermen skal sørge for at selve teleskopet og de fire hovedinstrumentene holder en temperatur på lavere enn minus 223 grader celsius.

Skjerm

Skjermen som blokkerer forstyrrende stråling fra Solen, Jorden og Månen måler 22 ⨉ 12 meter (omtrent som en tennisbane) og består av fem adskilte lag fabrikkert av kapton, et meget tynt, sterkt plastmateriale med en høyt reflekterende metalloverflate. Hvert enkelt lag er tynnere enn halvparten av et papirark. Skjermen skytes opp sammenfoldet.

Oppskytning og operasjon

Oppskytning skal skje med en Ariane 5 ECA fra den franske romorganisasjonen CNES sitt Centre Spatial Guyanais ved Kourou i Fransk Guyana. Bæreraketten er ESAs viktigste bidrag til JWST.

The Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland, skal være vitenskapelig knutepunkt og operasjonssenter for JWST. Dermed får instituttet ansvar for den vitenskapelige bruken av romteleskopet og for levering av data til involverte astronomer. Data skal overføres fra JWST til bakken via NASAs Deep Space Network for å bli prosessert og kalibrert ved instituttet, og deretter fordelt til forskere over hele verden.

I likhet med bruken av Hubble-romteleskopet kan hvem som helst komme med observasjonsforslag. De endelige målene skal på årsbasis utpekes av fagkomitéer.

Les mer i Store norske leksikon

Eksterne lenker

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg