James Webb ruimte telescoop opvolger van de Hubble

In 2018 zal de vervanger voor de Hubble worden gelanceerd, de verwachtingen zijn hoog gespannen. Deze nieuwe ruimtetelescoop genaamd 'James Webb Space Telescope' zal verder het universum in kunnen kijken dan zijn voorganger. Het is een optische telescoop die geschikt is gemaakt voor waarnemingen in het infrarood spectrum. De James Webb Space Telescope heeft de grote van een tennisbaan en zal op een afstand van 1,5 miljoen kilometer van de aarde de geheimen van het universum proberen te ontraadselen.

Hoofdstukken

• Hubble
• De Vervanger
• James Webb ruimte telescoop
• De spiegel
• De apparatuur
• Zonnescherm
• De lancering
• Orbit van de JWST
• De missie

.

Hubble

De Hubble telescoop werd op 24 april 1990 gelanceerd en in een baan om de aarde gebracht. Het was de eerste telescoop die buiten de atmosfeer van de aarde onderzoek kon doen naar het universum. Maar eenmaal in de ruimte bleek dat er een afwijking in de hoofdspiegel zat waardoor er minder scherpe foto's naar de aarde werden teruggestuurd dan verwacht. In 1993 werd er een reparatie missie gelanceerd en werd de spiegel gecorrigeerd. In de jaren daarna(1997, 1999, 2002, 2009) zijn er nog 4 reparatie missies naar de Hubble ondernomen, voornamelijk om de technische apparatuur te updaten. De Hubble is nu al ruim 23 jaar in de ruimte en heeft een ongelooflijk aantal beelden naar de aarde gestuurd. Zolang de Hubble operationeel blijft zal hij in de ruimte blijven, maar als de Hubble geen foto's meer kan maken wordt hij naar de aarde teruggebracht. De verwachting is dat dit in 2014 zal gebeuren.

De Vervanger

In de 23 jaar dat de Hubble in de ruimte verbleef is de technologie op aarde met sprongen vooruit gegaan. Door het combineren van telescopen en de optische fouten d.m.v. computerprogramma's te corrigeren kan men vandaag de dag net zulke foto's vanaf de aarde maken als de Hubble vanuit de ruimte. Maar toch zal er een nieuwe telescoop in een baan om de aarde worden gebracht om nog verder in de ruimte te kunnen kijken dan de Hubble dat kon. Dit zal de James Webb ruimtetelescoop worden (James Webb Space Telescope ook wel JWST genoemd). De telescoop werd eerst "Next Generation Space Telescope" (NGST) genoemd maar werd in 2002 hernoemt naar de voormalige voorzitter van de NASA, James Webb.

James Webb ruimte telescoop

De nieuwe ruimte telescoop zal de afmetingen van een tennisbaan hebben. De bouw en het onderhoud van de JWST is een samenwerking verband tussen NASA, ESA en CSA.

• NASA - National Aeronautics and Space Administration
• ESA - European Space Agency
• CSA - Canadian Space Agency

Meer dan 100 bedrijven van over de hele wereld hebben meegewerkt aan het ontwerpen, plannen en construeren van de diverse onderdelen. Vanwege de unieke omstandigheden waarin de JWST moet opereren zijn er talloze nieuwe technologieën ontwikkeld voor de diverse onderdelen. Vandaag de dag(anno 2013) worden de diverse onderdelen getest of ze de lancering en de omstandigheden in de ruimte aan kunnen.

De spiegel

Spiegels zijn het belangrijkste onderdeel van een telescoop. De gevoeligheid van een telescoop wordt bepaald door de grote van de spiegel. Hoe groter de spiegel des te meer licht deze opvangt des te verder men kan kijken. De spiegel van de JWST is 6,5 meter in doorsnee en bestaat uit achttien segmenten. Ieder segment heeft een diameter van 132 cm. De segmenten zijn gemaakt van Beryllium, een element wat zowel sterk als licht is en vormvast is bij temperatuursverschillen. Bovendien is Beryllium een goede geleider van elektriciteit en warmte en is het niet magnetisch. De verschillende segmenten worden door mechanische motoren gestuurd. Om de achttien verschillende segmenten zo uit te lijnen dat het een gehele spiegel vormt is een precisie vereist, van 1/10.000ste van de dikte van een menselijke haar.

De apparatuur

Het hart van de JWST is een constructie zoals een chassis van een auto, volgebouwd met allerlei apparatuur. Het wordt de Integrated Science Instrument Module genoemd of kortweg ISIM. Daarin bevinden zich naast een heleboel noodzakelijke instrumenten er zich de vier hoofdinstrumenten,

• Near-Infrared Camera, ofwel NIRCam, is ontwikkelt door de universiteit van Arizona. De NIRCam is de hoofdcamera van de telescoop en is speciaal ontworpen om infrarood golflengtes van 0.6 tot 5 microns vast te liggen.
• Near-Infrared Spectrograph, ofwel NIRSpec. wordt geleverd door ESA, met componenten die gemaakt zijn bij NASA/GSFC. Een spectrometer is een optisch instrument dat wordt gebruikt om eigenschappen van licht te meten in een specifiek gebied van het elektromagnetisch spectrum. Het gebied waar de NIRSpec gevoelig voor is zit tussen de 0.6 en 5 microns. De NIRSpec vangt het licht op en verstrooit deze in een spectrum om het te analyseren en daaruit de fysieke eigenschappen af te lezen
• Mid-Infrared Instrument, ofwel MIR, wordt geleverd door European Space Agency (ESA) en door NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). De MIR's gevoeligheid zit in het elektromagnetisch spectrum tussen de 5 en 28 microns. Het zal worden gebruikt om de roodverschuiving van sterrenstelsels te meten, sterren in wording te detecteren en kometen en objecten in de Kuiper gordel te detecteren.
• Fine Guidance Sensor/ Near InfraRed Imager and Slitless Spectrograph , ofwel FGS/NIRISS. Deze apparatuur wordt geleverd door Canadian Space Agency (CSA). De FGS wordt gebruikt om de telescoop zo precies mogelijk te richten. De NIRISS zal worden gebruikt om het eerste licht van het universum te detecteren. Ook zal het onderzoek doen naar de karakteristieken van exoplaneten. De NIRISS is werkzaam in infrarood golflengtes van 0.6 tot 5 microns

Zonnescherm

Het opvallendste aan de JWST is zijn zonnescherm. Het doel van het scherm is om de telescoop en de optische elementen zo koel mogelijk te houden. Het zonnescherm zal altijd maar de aarde, maan en zon zijn gericht en werkt als een parasol. Zo zal de telescoop een warme en een koude zijde hebben. De warme kant zal ongeveer 85 graden Celsius zijn terwijl de koude kan niet warmer wordt dan -233 graden Celsius. De NIRCam, NIRSpec en de FGS/NIRISS worden gekoeld tot -234 graden Celsius en de MIRI zal actief worden gekoeld tot -266 graden Celsius.

De lancering

In 2018 zal de JWST gelanceerd worden. De JWST wordt vanaf het Centre Spatial Guyanais (CSG) bij Kourou in Frans-Guyana met een Ariane 5 in de ruimte gebracht. De voorbereidingen en lancering is in handen van NASA, ESA, NGST, en Arianespace.

Orbit van de JWST

De Hubble telescoop zit in een baan om de aarde op een hoogte van 570 km. Omdat de JWST voornamelijk in het infrarood spectrum zal waarnemen moet de telescoop op een plek opereren zover mogelijk van andere infrarood bronnen. Ieder object in de ruimte zend infrarood uit ook de telescoop zelf. Om optimaal te kunnen presteren moet de telescoop zo koud mogelijk zijn. Het zonnescherm van de JWST blokkeert het licht van de aarde, maan en de zon. De JWST zal in een baan om de zon worden gebracht op 1,5 miljoen km van de aarde. Op een punt waar het zonnescherm de telescoop constant afschermt van de aarde, maan en de zon. De telescoop zal tussen de aarde en mars zijn baan vinden.

De missie

De missie van de JWST is onderverdeelt in vier thema's.

• Onderzoek naar de eerste licht gevende objecten net na de Big Bang.
• Het ontstaan van sterrenstelsels(Galaxies) onderzoeken. Inclusief onderzoek naar donkere materie, gas, metalen, sterren, fysieke structuren en actieve kernen van sterrenstelsels(zwarte gaten)
• Onderzoek naar geboortes van sterren en eventuele planeten. Hoe ontstaan sterren en hoe evalueren ze zich. Ook de vorming en evolutie van planeten rondom een nieuwe ster wordt onderzocht.
• Onderzoek naar zonnestelsels en het ontstaan van leven. Onderzoek naar de fysieke en chemische elementen van zonnestelsels.

Lees verder

• Verschillen tussen de James Webb- en de Hubble Telescope
• Neutronensterren, bizarre hemelobjecten
• Belangrijkste instrumenten van de James Webb Space Telescope
• Bewoonbare zone om een ster
• Zijn de fundamenten van de Big Bang theorie stevig?