Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA setzt die Ausrichtung mehrerer Instrumente fort

Während die Teleskopausrichtung fortgesetzt wird, befindet sich das Mittelinfrarotinstrument (MIRI) des James Webb-Weltraumteleskops noch im Abkühlmodus. MIRI, das kälteste der vier Instrumente von Webb, ist das einzige Instrument, das aktiv durch einen kryogenen Kühlschrank oder Kryokühler gekühlt wird. Dieser Kryokühler verwendet Heliumgas, um Wärme von MIRIs Optik und Detektoren auf die warme Seite der Sonnenblende zu transportieren. Um den Abkühlprozess zu steuern, hat MIRI auch Heizungen an Bord, um seine empfindlichen Komponenten vor Eisbildung zu schützen. Das Webb-Team hat damit begonnen, sowohl den Kryokühler als auch diese Heizungen schrittweise anzupassen, um eine langsame, kontrollierte und stabile Abkühlung des Instruments zu gewährleisten. Bald wird das Team die Heizungen von MIRI vollständig ausschalten, um das Instrument auf seine Betriebstemperatur von weniger als 7 Kelvin (-447 Grad Fahrenheit oder -266 Grad Celsius) zu bringen.

In der Zwischenzeit haben die Ingenieure von Webb nach der Ausrichtung mit der Nahinfrarotkamera (NIRCam) damit begonnen, das Teleskop auf die verbleibenden Nahinfrarotinstrumente auszurichten, ein sechswöchiger Prozess.

„Webbs Ausrichtung auf dem NIRCam-Feld zeigte einiges spektakuläre beugungsbegrenzte Bilder, die einen verlockenden Einblick in die Fähigkeiten dieses Observatoriums für sein Wissenschaftsprogramm geben. Dies war ein wichtiger Meilenstein, da fast alle Observatoriumssysteme wie geplant funktionieren mussten. Es hat alles so gut funktioniert, wie wir zu hoffen gewagt haben, und es war sicherlich ein Moment zum Feiern.

„Der nächste Schritt besteht darin, sicherzustellen, dass das Teleskop gut auf die anderen Instrumente als NIRCam ausgerichtet ist, einschließlich des Guiders (dem Fine Guidance Sensor oder FGS) und den anderen drei wissenschaftlichen Instrumenten: dem Near-Infrared Slitless Spectrograph (NIRISS), Near – Infrarotspektrometer (NIRSpec) und MIRI. Alle Nahinfrarot-Instrumente wurden bereits passiv gekühlt, nähern sich ihren Betriebstemperaturen und nehmen an dieser nächsten Ausrichtungsphase teil. MIRI erfordert eine aktive Kühlung durch einen Kryokühler, der jetzt im Gange ist, und es wird in ein paar Wochen zur Ausrichtung bereit sein.

„Dies ist die sechste Etappe unserer Teleskopausrichtungsplan, die Teleskopausrichtung über Instrumentensichtfeldern. Jedes der Instrumente nimmt einen Teil der Teleskop-Fokusebene ein, nur geringfügig gegeneinander versetzt. NIRCam wurde absichtlich in der Mitte des Teleskopfeldes platziert, wo die optische Leistung des Teleskops aufgrund seiner hohen Anforderungen an die Abbildungsleistung am besten ist. Darüber hinaus war NIRCam mit einigen spezialisierten optischen Werkzeugen ausgestattet, die zum Ausrichten des Teleskops verwendet wurden. Die anfängliche Ausrichtung nur mit NIRCam könnte jedoch zu einer falschen Platzierung führen, die Fehler durch Fehlausrichtungen von Primär- zu Sekundärspiegel mit dem Primärspiegel selbst kompensiert. Kleine Fehlausrichtungen dieser Art werden in Bildern von Instrumenten sichtbar, die weiter von der Mitte des Sichtfelds des Teleskops entfernt sind.

„Der erste Schritt bestand darin, einfach die Sternfelder zu betrachten, wie sie von NIRCam, NIRISS, FGS und NIRSpec gesehen wurden, um zu sehen, ob sie scharf waren. Die Sterne sahen fast scharf aus, was ein Zeichen dafür war, dass die Ausrichtung von Primär- und Sekundärspiegel bereits erfolgt war sehr gut. Eine genauere optische Fehlermessung wurde an fünf bis zehn Feldpositionen innerhalb jedes operationellen Wissenschaftsinstruments durchgeführt, wobei Daten verwendet wurden, die mit unscharf positioniertem Sekundärspiegel aufgenommen wurden. Dieser Datensatz lieferte eine schlüssige Bestimmung des Ausrichtungszustands des Teleskops.

„Das Optikteam von Webb hat den Multi-Instrumenten-Datensatz analysiert und festgestellt, dass nur geringfügige Fokusanpassungen am Sekundärspiegel und an den wissenschaftlichen Instrumenten erforderlich sind. Da das Teleskop zusammen mit dem MIRI-Instrument immer noch abkühlt, werden wir die Korrekturen zu diesem Zeitpunkt nicht anwenden und verschiebt sie auf die nächste Runde.

„Wenn MIRI verfügbar ist, wird von jedem wissenschaftlichen Instrument eine zusätzliche Messrunde durchgeführt, um den endgültigen Zustand der Teleskopausrichtung zu bestimmen. Wir werden diesen Prozess nach Bedarf wiederholen, um sicherzustellen, dass die Teleskopleistung für alle Instrumente optimiert ist Teleskopausrichtung auf alle Instrumente abgeschlossen ist, werden wir zu den letzten zwei Monaten der Inbetriebnahme übergehen, wo wir optische Stabilitätstests durchführen und die Leistung der wissenschaftlichen Instrumente messen werden, bevor wir mit dem wissenschaftlichen Programm von Zyklus 1 beginnen“, sagte Michael McElwain, Webb-Observatoriumsprojekt Wissenschaftler, NASA Goddard und Charles Bowers, stellvertretender Webb-Observatoriumsprojektwissenschaftler, NASA Goddard.

Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das größte, leistungsstärkste und komplexeste Weltraumteleskop der Welt, das je gebaut wurde. Webb wird Rätsel in unserem Sonnensystem lösen, in ferne Welten um andere Sterne blicken und die mysteriösen Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseren Platz darin untersuchen. Webb ist ein internationales Programm, das von der NASA mit ihren Partnern ESA (European Space Agency) und der Canadian Space Agency geleitet wird.