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Marcia Ricci (Öffnet in einem neuen Tab)Regents-Professor für Astronomie, University of Arizona
Die NASA wird die ersten Fotos veröffentlichen, die sie gemacht hat James-Webb-Weltraumteleskop Am 12. Juli 2022.
Sie werden den Beginn der nächsten Ära in der Astronomie markieren, da Webb – das größte jemals gebaute Weltraumteleskop – beginnt, wissenschaftliche Daten zu sammeln, die helfen werden, Fragen zu den frühesten Momenten des Universums zu beantworten und es Astronomen ermöglichen, Exoplaneten detaillierter als je zuvor zu untersuchen. Aber es dauerte fast acht Monate für Reisen, Aufbau, Tests und Kalibrierung, um sicherzustellen, dass diese wertvollsten Teleskope für die Hauptsendezeit bereit waren.
Marcia Ricci, Astronomin an der University of Arizona (Öffnet in einem neuen Tab) Die Wissenschaftlerin, die für eine der vier Webcams verantwortlich ist, erklärt, was sie und ihre Kollegen getan haben, um das Teleskop zu bedienen.
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1. Was ist seit dem Start des Teleskops passiert?
Nach dem erfolgreichen Start des James-Webb-Weltraumteleskops am 25. Dezember 2021 begann das Team mit dem langen Prozess, das Teleskop an seine endgültige Position im Orbit zu bringen, das Teleskop zu öffnen und – als alles abgekühlt war – die Kameras und Sensoren an Bord zu kalibrieren.
Der Start war so glatt, wie ein Raketenstart passieren kann. Eines der ersten Dinge, die meinen NASA-Kollegen auffiel, war, dass das Teleskop mehr Treibstoff an Bord hatte, als für zukünftige Anpassungen seiner Umlaufbahn erwartet wurde. Dies ermöglicht Webb länger arbeiten (Öffnet in einem neuen Tab) Vom ursprünglichen Ziel der Mission, das 10 Jahre beträgt.
Die erste Aufgabe während Webbs einmonatiger Reise zu seiner endgültigen Position im Orbit bestand darin, das Teleskop zu öffnen. Dies ging ohne Probleme weiter, beginnend mit Verteilen Sie die Sonnencreme mit einer weißen Fuge (Öffnet in einem neuen Tab) Hilft beim Kühlen des Teleskops, gefolgt von der Ausrichtung der Spiegel und dem Auslösen der Sensoren.
Sobald die Sonnenblende geöffnet wurde, begann unser Team mit der Überwachung der Temperaturen Vier Kameras und Spektralfotometer an Bord (Öffnet in einem neuen Tab)und warten darauf, dass sie Temperaturen erreichen, die niedrig genug sind, damit wir mit dem Testen beider beginnen können 17 verschiedene Modi, mit denen die Werkzeuge arbeiten können (Öffnet in einem neuen Tab).
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2. Was haben Sie zuerst getestet?
Die Kameras auf Webb kühlten so ab, wie es die Ingenieure erwartet hatten, und das erste Instrument, das das Team einschaltete, war die Nahinfrarotkamera – oder NIRCam. NIRCam ist zum Lernen konzipiert Schwaches Infrarotlicht von den ältesten Sternen oder Galaxien (Öffnet in einem neuen Tab) im Universum. Aber bevor es das tun konnte, musste NIRCam helfen, 18 einzelne Segmente eines Web-Spiegels auszurichten.
Sobald NIRCam auf -280 Grad Fahrenheit abgekühlt war, war es kalt genug, um mit der Erkennung von Licht zu beginnen, das von den Spiegelclips des Webb reflektiert wurde, und die ersten Bilder des Teleskops zu erzeugen. Das NIRCam-Team war begeistert, als die ersten Scans eintrafen. Wir waren im Geschäft!
Diese Bilder zeigten, dass die Spiegelclips waren Sie alle beziehen sich auf einen relativ kleinen Bereich des Himmels (Öffnet in einem neuen Tab)Die Kompatibilität war viel besser als das von uns geplante Worst-Case-Szenario.
Zu dieser Zeit kam auch der Präzisionsführungssensor von Webb ins Spiel. Dieser Sensor hilft dabei, das Teleskop fest auf das Ziel auszurichten – genau wie die Bildstabilisierung in Digitalkameras für Verbraucher. Unter Verwendung des Sterns HD84800 als Referenzpunkt half ich meinen NIRCam-Teamkollegen, sich zu verbinden, um Spiegelsegmente auszurichten, bis sie nahezu perfekt waren. Viel besser als das Minimum, das für eine erfolgreiche Mission erforderlich ist (Öffnet in einem neuen Tab).
3. Welche Sensoren wurden danach lebendig?
Als die Spiegelausrichtung am 11. März abgeschlossen war, beendeten das Nahinfrarot-Spektrometer – NIRSpec – und der Nahinfrarot-Imager und Schlitzspektrometer – NIRISS – ihre Abkühlung und schlossen sich der Party an.
NIRSpec ist zum Messen konzipiert Die Stärke verschiedener Lichtwellenlängen (Öffnet in einem neuen Tab) Vom Ziel kommend. Diese Informationen können die Zusammensetzung und Temperatur entfernter Sterne und Galaxien enthüllen. NIRSpec tut dies, indem es das Zielobjekt durch eine Öffnung betrachtet, die anderes Licht blockiert.
NIRSpec verfügt über mehrere Steckplätze, die dies ermöglichen Sehen Sie 100 Artikel auf einmal (Öffnet in einem neuen Tab). Die Teammitglieder begannen, die Position der mehreren Ziele zu testen, wiesen die Luken an, sich zu öffnen und zu schließen, und bestätigten, dass die Schlitze korrekt auf Befehle reagierten. Zukünftige Schritte werden genau messen und überprüfen, wohin die Risse zeigen Mehrere Ziele können gleichzeitig beobachtet werden (Öffnet in einem neuen Tab).
NIRISS ist ein Spektralphotometer ohne Spalt, das Licht auch in seine verschiedenen Wellenlängen bricht, aber besser ist Beobachten Sie alle Dinge auf dem Feld, nicht nur die Dinge auf den Spalten (Öffnet in einem neuen Tab). Es verfügt über mehrere Modi, darunter zwei, die speziell für das Lernen entwickelt wurden äußeren Planeten Sie stehen ihren Muttersternen besonders nahe.
Bisher verliefen die Geräteprüfungen und Kalibrierungen reibungslos, und die Ergebnisse zeigen, dass sowohl NIRSpec als auch NIRISS bessere Daten liefern werden, als die Ingenieure vor dem Start erwartet hatten.
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4. Welches Tool haben Sie zuletzt ausgeführt?
Das letzte Werkzeug, das auf Webb gestartet wurde, war das Mittelinfrarot-Instrument oder MIRI. MIRI wurde entwickelt, um Bilder von entfernten oder neu entstandenen Galaxien sowie schwachen kleinen Objekten wie Asteroiden aufzunehmen. Dieser Sensor erkennt die längsten Wellenlängen von Webbs Instrumenten und muss auf minus 449 Grad Fahrenheit (minus 267 Grad Celsius) gehalten werden – nur 11 Grad Fahrenheit über dem absoluten Nullpunkt. Wenn es wärmer ist, nehmen die Detektoren nur Wärme vom Gerät selbst auf, nicht von den interessanten Dingen im Weltraum. MIRI Sein Kühlsystem (Öffnet in einem neuen Tab)das mehr Zeit brauchte, um voll funktionsfähig zu werden, bevor das Gerät in Betrieb genommen werden konnte.
Radioastronomen haben Hinweise darauf gefunden, dass Galaxien genau existieren Im Staub versteckt und von Teleskopen wie Hubble nicht nachweisbar (Öffnet in einem neuen Tab) die Wellenlängen des Lichts einfangen, die denen ähneln, die für das menschliche Auge sichtbar sind. Die extrem kalten Temperaturen machen MIRI unglaublich empfindlich gegenüber Licht im mittleren Infrarotbereich, das Staub leichter durchdringen kann. Wenn diese Empfindlichkeit mit Webbs großem Spiegel kombiniert wird, ermöglicht es MIRI, dies zu tun Diese Staubwolken dringen ein und offenbaren Sterne und Strukturen (Öffnet in einem neuen Tab) In solchen Galaxien zum ersten Mal.
5. Was kommt als nächstes für Webb?
Ab dem 15. Juni 2022 sind alle Webb-Tools in Betrieb und haben ihre ersten Bilder aufgenommen. Darüber hinaus wurden vier Bildgebungsmodi, drei Zeitreihenmodi und drei Spektralmodi getestet und zugelassen, sodass nur noch drei Modi übrig blieben.
Am 12. Juli plant die NASA Geben Sie eine Sammlung humorvoller Notizen frei (Öffnet in einem neuen Tab) Beschreibt Webfunktionen. Diese Bilder werden die Schönheit von Webbs Bildern zeigen und den Astronomen auch einen echten Vorgeschmack auf die Qualität der Daten geben, die sie erhalten werden.
Nach dem 12. Juli wird das James-Webb-Weltraumteleskop in Vollzeit an seiner wissenschaftlichen Mission arbeiten. Der detaillierte Zeitplan für das kommende Jahr muss noch veröffentlicht werden, aber Astronomen auf der ganzen Welt warten gespannt auf die Wiederherstellung der ersten Daten des leistungsstärksten Weltraumteleskops, das jemals gebaut wurde.
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