James Webb-teleskopet: 29 dagar och 300 saker som inte får gå fel

2021-11-17 06:00  

Den 22 december närmar sig. Dagen då världens hittills dyraste teleskop ska skjutas upp i rymden och påbörja sin resa på 1,5 miljoner kilometer. Så här är det tänkt att James Webb-teleskopets första månad ska bli. 

Uppdaterad

James Webb-teleskopet (Webb) är nu på plats i Franska Guyana där alla system ska kontrolleras innan den planerade uppskjutningen den 22 december. Webb ska med sin stora guldpläterade spegel bland annat undersöka formationerna av de första galaxerna och atmosfärer hos planeter i främmande solsystem. 

Ariane 5-raketen ska frakta ut Webb i rymden

En Ariane 5-raket som tillhandahålls av den europeiska rymdorganisationen ESA ska användas för att skjuta upp Webb i rymden. Cirka 28 minuter efter uppskjutningen från Franska Guyana i nordöstra Sydamerika släpps teleskopet i väg från raketen och seglar ensamt ut i rymden. 

Ariane 5 på uppskjutningsplatsen i Franska Guyana. Foto: NASA ESA / eyevine

Ariane 5-raketen har ett lastutrymme med en diameter på 5,4 meter. Huvudspegeln på teleskopet har en diameter 6,5 meter och värmeseglet är drygt 21 meter på längden. Detta innebär att Webbs olika delar måste vara hopvikta under uppskjutningen. 

Webb hopvikt på samma sätt som det kommer att vara inuti Ariane 5-raketen.  Foto: NASA/Chris Gunn 

Huvudspegeln består av 18 hexagonala segment och kan vikas på två ställen. Värmeskölden är uppbyggd av fem lager som när det är utfällt separeras och skyddar instrumenten från strålning från solen, jorden, månen och själva instrumenten. Värmeskölden är viktig för att huvudspegeln ska kunna fånga in infraröd strålning och se längre ut i universum än något tidigare teleskop.  

29 dagar av kritiska moment  

Uppskjutningen av Webb är bara det första av en rad kritiska moment för att teleskopet ska fungera. Nasa publicerade nyligen en video där de går igenom de steg som Webb har framför sig efter uppskjutningen. I videon förklarar forskare hur Webb kommer att vecklas ut och kylas ned genom flera komplicerade manövrar. 

Webb ska ta sig hela 1,5 miljoner kilometer bort till en plats som kallas den andra Lagrangepunkten (L2). Här kommer Webb att kunna följa jordens omloppsbana kring solen och blicka ut i universum. Resan till L2 kommer att ta ungefär 29 dagar under vilka det finns över 300 saker som kan gå snett. 

Det första steget efter att Webb har släppts ut från Ariane 5-raketen är att solpanelerna fälls ut. detta sker cirka 31 minuter efter uppskjutning. Efter ytterligare en och en halv timme fälls kommunikationsantennen ut och efter ett halvt dygn slås motorn på och Webb börjar röra sig mot L2.

Läs mer: Unika bilden: Här kan en måne vara på väg att ”födas”

Webb kommer att passera månen redan efter ett och ett halvt dygn. Jämförelsevis tog det Apollo-astronauterna ungefär tre dagar att ta sig fram till och lägga sig i omlopp kring månen. 

Medan Webb rör sig mot L2 kommer teleskopet att fortsätta vecklas ut steg för steg, en process som styrs från amerikanska Space Telescope Science Institute i Baltimore.

Värmeskölden måste fungera 

Knappt tre dagar efter uppskjutningen tas det första steget för att veckla ut värmeskölden. Nu trycks även speglar och instrument ifrån värmeskölden något för att isoleras från vibrationer och värmeledning. Att veckla ut värmeskölden på rätt sätt är viktigt för att instrumenten som ska registrera det infraröda ljuset inte ska störas så mycket av annan värmestrålning.    

En av de 18 delspeglar som utgör huvudspegeln.  Foto: Drew Noel 

Värmeskölden består av fem plastfolietjocka lager. Dessa lager är vid uppskjutning hopvikta men ska sträckas ut och separeras för att effektivt skydda de känsliga instrumenten. På den sjunde dagen efter uppskjutningen kommer 107 essentiella frigörningsmekanismer att behöva aktiveras i precis rätt ordning. Om någon av dessa inte fungerar kommer det att bli problem när de två mittbommarna fälls ut från teleskopet för att spänna ut skölden och separera dess lager från varandra. 

Sköldens lager är tillverkade av Kapton, en sorts polymeriskt material som utvecklades under 60-talet och har stabila egenskaper över ett brett temperaturspann. Varje lager har en aluminiumbeläggning och de två varmaste lagren, de närmast solen, har även beläggningar av behandlat kisel för att reflektera bort värmen från solen. Lagren är även konstruerade i segment för att stoppa revor från att bli för stora om några sådana skulle uppstå. 

Tio dagar för att placera spegeln i rätt position 

Efter tolv dagar börjar spegeln fällas ut. När detta sker har sekundärspegeln redan rört sig till sin slutgiltiga position. Varje hexagon hos huvudspegeln ska sedan justeras för att kunna fokusera ljuset mot sekundärspegeln på rätt vis. Denna process beräknas ta tio dagar och kommer att avslutas på dag 25. 

Läs mer: ”Äggskalsplaneter” är nitlotter i jakten på liv

På dag 29 kommer Webbs kurs att justeras ännu en gång för att placera sig i sin förutbestämda omloppsbana vid L2. 

Uppskjutningen och utvecklingen av teleskopet i rymden är bland det mest komplicerade som någonsin försökts i rymdmiljö. Med en prislapp på 10 miljarder dollar så är det också det dyraste teleskopet hittills.

Sammanfattning av några viktiga moment

+ 0 minuter: Webb skjuts upp från Franska Guyana den 22 december.

+ 28 minuter: Webb separeras från Ariane 5-raketen.

+ 31 minuter: Solpanelen fälls ut. 

+ 2 timmar: Kommunikationsantennen fälls ut.

+ 12 timmar: Motorn tänds och Webb börjar röra sig mot L2.

+ 2,7 dagar: Två bommar som spänner ut värmeskölden på längden fälls ner. Speglar höjs nu också upp bort ifrån värmeskölden. 

+ 5 dagar: En stabiliseringsenhet fälls ut för att förhindra att solvindar flyttar runt teleskopet när värmeskölden nu börjat fällas ut. 

+ 6 dagar: Två skydd rullas bort från värmeskölden efter att ha täckt sköldens ömtåliga lager under uppskjutningen.

+ 7 dagar: Värmesköldens två bommar fälls ut på bredden.

+ 10 dagar: Sekundärspegeln fälls ut. 

+ 11 dagar: En kylare fälls ut för att ytterligare kyla ner instrumenten

+ 12/13 dagar: Huvudspegeln viks ut. Alla spegelsegment ska sedan justeras till sina korrekta positioner för att instrumentet ska fungera. 

+ 29 dagar: Motorn tänds igen för att Webb ska hamna i rätt omloppsbana. 

 

James Webbs huvudsakliga uppggifter

Webb ska undersöka ljus från det tidiga universum. Genom att mäta våglängder i och nära den infraröda delen av det elektromagnetiska spektrumet kan Webb blicka bakåt i tiden. Instrumenten ska kunna se tillbaka 13,5 miljarder år till formationen av de första stjärnorna och galaxerna.  

Studierna av det tidiga universum ska låta astronomer jämföra de tidiga galaxerna med dagens stora spiral och ellipsgalaxer. Förhoppningen är att detta ska ge oss en förståelse av hur galaxer formas och utvecklas under långa tidsperioder.  

Genom att observera i det infraröda spektrumet kan Webb, till skillnad från Hubble, se igenom massiva partikelmoln för att kunna undersöka områden där planetsystem och stjärnor föds. Det kommer att ge oss mer information om hur dessa processer går till.  

Webb kommer även att undersöka atmosfärer hos exoplaneter på jakt efter byggstenarna till liv. Teleskopet kan även användas för att studera objekt och planeter inom vårt solsystem.  
 
Källa: James Webb Space Telescope Science | NASA 

Bill Burrau

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt