Quellen: GK Roskosmos, TASS 22. März 2023.

Sternenstädtchen, 22. März 2023 – Die russische Kosmonautin Anna Kikina ist nach ihrer Mission in der Internationalen Raumstation ISS am Mittwoch wieder im „Sternenstädtchen“ bei Moskau eingetroffen. Sie hatte vom 5. Oktober vergangenen Jahres bis zum 12. März zusammen mit zwei amerikanischen und einem japanischen Astronauten in einem Crew Dragon von SpaceX das Programm der sogenannten Überkreuzflüge zwischen der GK Roskosmos und der US-Luft- und Raumfahrtbehörde NASA eingeleitet. Bisher sind drei solcher gegenseitigen Mitflüge vereinbart.

Die derzeit einzige Frau im 130-köpfigen russischen Kosmonautenkorps hat nach der Rückkehr von der ISS die erste Phase ihres Rehabilitationsprogramms im Lyndon B. Johnson Space Center in Houston (Texas) absolviert. Sie wurde dabei auch von russischen Ärzten unterstützt, wie die Nachrichtenagentur TASS meldet. Nach den Belastungsproben und vertieften medizinischen Untersuchungen im Kosmonautenausbildungszentrum (ZPK) „Juri Gagarin“ werde dann ihre Verfassung eingeschätzt. Die Untersuchungsergebnisse sollen auch bei der Ausbildung von Kosmonauten und Astronauten in Russland Berücksichtigung finden.

Wie ich inzwischen von kompetenter Seite erfahren habe, ist das Interesse der Russinnen an Raumflügen gering. „Das ist unsere Mentalität“, hieß es zur Begründung.

Gerhard Kowalski

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Ein Beitrag von Jonathan Hofinger. Quelle: NASA.

2014 war ein gutes Jahr für die Ingenieure und Techniker, die am James-Webb-Teleskop beteiligt sind. So konnte das wissenschaftliche Herz der Anlage fertig gestellt werden, das sogenannte ISIM (Integriertes Wissenschaftsmodul), in dem die vier Instrumente zur Bildaufnahme sowie einige Steuerungssubsysteme untergebracht sind. Anschließend wurde das Modul in der Vakuumkammer des Goddard Space Flight Center 116 Tage den extremen Bedingungen des Weltraums ausgesetzt, ohne Schäden davonzutragen. Im November wurde das zwei Tonnen schwere Bauteil dann dem sogenannten „Gravity sag test“ (Schwerkraft-Hängetest) unterzogen, bei dem die Struktur langsam um die eigene Achse gedreht wurde. Die beteiligten Ingenieure wollten herausfinden, wie sich die Ausrichtung der Instrumente bei unterschiedlichen Schwerkraftverhältnissen verändert. Mit den gemachten Lasermessungen können nun Rückschlüsse gezogen werden, wie die Anordnung der Instrumente in der Schwerelosigkeit sein wird. Damit gilt das wissenschaftliche Zentrum des Teleskops als fertiggestellt.

Doch auch bei anderen Teilen des Teleskops konnten nennenswerte Fortschritte erzielt werden. Inzwischen ist bei jeder Komponente das Critical Design Review, eine rigorose Prüfung der Pläne, abgeschlossen. Ebenfalls fertiggestellt wurde inzwischen die Software des Teleskops sowie im Dezember die erste Folie des fünflagigen Sonnenschilds. Diese Folien haben etwa die Größe eines Tennisfeldes und sollen das Teleskop von infraroter Strahlung der Sonne sowie der Erde abzuschirmen. Weiterhin wurden inzwischen alle 21 Spiegel des Teleskops fertiggestellt und angeliefert sowie ersten Tests unterzogen. Bereits getestet wurden zudem ein Modell der Hauptstruktur des Teleskops, an der die Spiegel und die wissenschaftlichen Instrumente befestigt sind. Dieses Modell enthält ebenfalls den Mechanismus für die Entfaltung des Hauptspiegels und des sekundären Spiegels, beides wurde im November erfolgreich getestet. Somit sind alle kritischen Komponenten, welche für das Teleskop komplett neu entwickelt werden mussten, mindestens in ersten Versionen getestet worden.

Auch im neuen Jahr soll es mit der Arbeit voran gehen. Im Sommer sollen alle Spiegel an die fertige Version der Hauptstruktur montiert werden. Dann wird das System nach Houston ins Johnson Space Center gebracht, wo es in einer der größten Vakuumkammern der Welt, „Chamber A“, den unwirtlichen Bedingungen des Weltraums ausgesetzt werden soll. Diese Kammer wurde unter anderem für bemannte und unbemannte Tests der Apollo-Raumkapsel eingesetzt. Damit sie den Anforderungen des James-Webb-Teleskops gerecht wird, wurde sie seit dem Sommer größeren Modifikationen unterzogen. Für dieses Jahr ebenfalls vorgesehen: die Anlieferung des kompletten Sonnenschildes.

Das James-Webb-Weltraumteleskop ist der wissenschaftliche Nachfolger des Hubble-Teleskops, dessen Mission spätestens 2025 enden wird. Es ist ein Gemeinschaftsprojekt von 20 Staaten, dabei wird das Projekt von der NASA koordiniert. Aufgabe der ESA sind unter anderem die Herstellung zweier wissenschaftlicher Instrumente (bereits abgeschlossen) sowie der Start des Teleskops an Bord einer Ariane 5 ECA (vorgesehen für 2018). Die Dimensionen des Teleskops sind gewaltig: Der Hauptspiegel hat einen Durchmesser von 6,5m und damit eine 6-fach größere Fläche als der Hauptspiegel von Hubble, damit erreicht das Teleskop auch die 2,5-fache Brennweite des Hubble-Teleskops. Der drachenförmige Sonnenschild hat die Abmessungen eines Tennisfeldes. Durch Einsatz von moderneren Materialien sowie geschickter Auswahl der Missionsparameter konnte man trotzdem die Masse im Vergleich zu Hubble etwa halbieren. Das Teleskop wurde nach dem NASA-Administrator James Webb benannt, unter dessen Leitung das Apollo-Programm entstand.

Das Projekt stand in der Vergangenheit wegen großer Verzögerungen und einer beispiellosen Kostenexplosion in der Kritik. Zu Beginn des Jahrtausends plante man den Start für vor 2010 und ging von Kosten von etwa 1,6 Milliarden US-Dollar aus, diese Kosten erhöhten sich Jahr für Jahr und gleichzeitig verschob sich der Start immer weiter. Seit 2011 gehen die Planungen von einem Start in 2018 sowie Kosten von 8,8 Milliarden Dollar aus. Aufgrund dieser Änderungen gab es im Kongress mehrfach Pläne, den Bau des Teleskops einzustellen. Ein weiterer Kritikpunkt am Teleskop ist, dass es einen immer größeren Teil des Astrophysik-Budgets der NASA verbraucht (derzeit die Hälfte), so dass andere wichtige Projekte nicht vorankommen, wie z.B. das Wide Field Infrared Survey Explorer, welches u. a. dunkle Energie erforschen soll und dessen Konstruktion daher erst für 2017 und später vorgesehen ist.

Warum wurde das Teleskop so teuer?

Als die Planung des Teleskops begonnen wurde, wurde die NASA von Daniel Goldin geleitet. Dieser verfolgte einen vollständig anderen Ansatz in der Entwicklung von Weltraumtechnologie als seine Vorgänger. Sein Credo war „schneller, besser, billiger“ – je schneller man entwickelt, desto billiger werden die Projekte. Während dieser Denkansatz im Silicon Valley bestens funktionierte, machte er der NASA Probleme. Zwar hatte das System mit der Marslandeeinheit „Mars Pathfinder“, dem zugehörigen Rover „Sojourner“ und der Mondmission „Lunar Prospector“ zunächst durchschlagenden Erfolg. Aus dieser Zeit stammte auch die erste Kostenschätzung des James-Webb-Teleskops, das mit diesem Ansatz natürlich viel weniger Tests zu absolvieren hätte und entsprechend billig werden würde. Doch der katastrophale Verlust des Wide Field Infrared Explorers sowie zweier Marsmissionen stellte diesen Ansatz in Frage, und so wurde er 2001 nach dem Ausscheiden von Goldin aus der NASA aufgegeben. Man kehrte nun wieder zu exzessivem Testen zurück, was die Kosten in die Höhe trieb, da viele Komponenten mehrfach gefertigt werden müssen, wie oben beschrieben. Doch damit nicht genug: Als das Teleskop die Konzeptphase verließ, wurden die Anforderungen der Wissenschaftler immer größer, und entsprechend höher wurde die Komplexität des Hubble-Nachfolgers. Dies erforderte natürlich weitere Instrumente an Bord und entsprechend höhere Kosten. Zudem litt das Programm in der Zeit bis 2011 an relativ schlechtem Management, doch inzwischen geht es recht gut voran.

Was sind die primären Ziele des James-Webb-Weltraumteleskops?

Das Webb hat vier primäre wissenschaftliche Ziele. Erstens soll die Zeit ab etwa 400 Millionen Jahren nach dem Urknall erforscht werden. In dieser Zeit bildeten sich erste Sterne und Galaxien, welche durch starke Strahlungsemissionen den zuvor gebildeten Wasserstoff wieder ionisierten, diese Zeit wird entsprechend Reionisierungsepoche genannt. Diese frühen Sterne kann man durch die Reionisierung indirekt beobachten. Webb soll unter anderem die folgenden Fragen beantworten: Wann und wie ist die Reionisierung geschehen? Was war für diesen Prozess verantwortlich?
Zweitens soll die Bildung von Galaxien allgemein beobachtet werden. Dieser Prozess fand schon in der Kindheit des Universums statt, und auch heute dauert er noch an. Doch trotz moderner Computersimulationen hat man diesen noch nicht ganz erklären können. Mit dem Webb-Teleskop sollen unter anderem folgende Fragen aus diesem Gebiet untersucht werden: Wie erhalten Galaxien ihre Form? Wie sind die chemischen Elemente in den Galaxien verteilt? Wie beeinflussen schwarze Löcher im Zentrum der Galaxien diese? Und was passiert, wenn eine große und eine kleine Galaxie zusammenstoßen?

Der dritte wissenschaftliche Eckpfeiler der Mission ist die Untersuchung der Sternentstehung. Zwar weiß man heute bereits viel über diese Prozesse, doch die Details, wie aus großen Staubwolken Sterne werden, liegen noch im Unklaren. Weiterhin soll untersucht werden, wieso Sterne häufig in Gruppen entstehen, oder wie genau sich Planetensysteme bilden. Damit solche Prozesse beobachtet werden können, muss man tief ins Innere der Sternwolken blicken können. Doch sichtbares Licht kommt durch diese gigantischen Nebelflecken nicht durch, einer der Gründe, wieso das James-Webb-Teleskop auf infrarotes Licht spezialisiert ist.

Der vierte und letzte wichtige Punkt im wissenschaftlichen Programm ist das Studium planetarer Systeme und der Ursprung von Leben. Mit den spektroskopischen Instrumenten an Bord kann das Teleskop Exoplaneten untersuchen, dabei sollen u.a. folgende Fragen beantwortet werden: Entstehen alle Planeten in Sonnensystemen oder gibt es Wanderplaneten, die außerhalb eines Sonnensystems entstehen und erst später zu einem stoßen? Wie entstehen eigentlich die Bahnen, auf denen sich die Planeten bewegen? Wie beeinflussen große Planeten andere kleinere Planeten? Auch über unser eigenes System sollen Informationen gewonnen werden, denn Webb ist stark genug, um kleine Kometen und andere Körper am Rande des Sonnensystems zu lokalisieren und zu untersuchen, welches Hinweise auf die Entstehung von Leben in unserem System bringen könnte, indem man diese Körper spektroskopisch auf organische Moleküle untersucht. Doch auch auf unsere äußeren Nachbarplaneten kann das Teleskop gerichtet werden, so wären u.a. neue Erkenntnisse über den Mars oder die Gasplaneten möglich. Schlussendlich könnte man sogar versuchen, direkt außerirdisches Leben zu beobachten, in dem man in spektroskopischen Analysen von Exoplaneten nach Zeichen von entwickelten Zivilisationen in der Atmosphäre sucht (z.B. durch erhöhte CO2-Anteile).
Um diese hochgesteckten Ziele zu erreichen, müssen radikal neue Technologien angewendet werden. Doch auch die Konzeption des Weltraumteleskops folgt diesen Zielen. Die Konsequenzen daraus sind u.a. die Festlegung auf die Beobachtung des infraroten Spektrums sowie die Wahl der geplanten Position.

Warum Infrarot?
Die vier Instrumente des Webb können nur nahes und mittleres Infrarot detektieren, also Wellenlängen zwischen 0,8 und 30 Mikrometer. Dafür gibt es unterschiedliche Gründe: Erstens kann Infrarot Staubwolken im All durchdringen und somit einen Blick ins Innere dieser hochinteressanten Gebiete erlauben. Weiterhin haben die für spektroskopische Untersuchungen besonders interessanten Moleküle, welche auf die Ursprünge von Leben hindeuten könnten, im Infrarotbereich besonders starke Spektrallinien. Zu diesen Molekülen gehört u.a. Wasser, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid oder Methan. Ein weiterer Grund für die Auswahl des Infrarotbereichs ergibt sich aus der Rotverschiebung. Da sich das Universum ausdehnt, bewegen sich die weit von uns entfernten (und somit besonders alten) Sterne und Galaxien besonders schnell von uns weg. Dadurch „verschiebt“ sich das von ihnen emittierte Licht in Richtung Rot, genauer gesagt erhöht sich durch die Ausdehnung der Raumzeit dessen Wellenlänge. Durch die Beobachtung infraroter Emissionen dieser Objekte wird also eigentlich das sichtbare Spektrum beobachtet. Würde man nur das sichtbare Spektrum aufnehmen, wären diese für Wissenschaftler besonders interessanten Objekte aufgrund der Rotverschiebung kaum sichtbar.

Das derzeit aktive Hubble-Teleskop dagegen nimmt im sichtbaren Spektrum auf. Auch dafür gibt es Gründe, welche ebenfalls in der wissenschaftlichen Zielsetzung zu finden sind. Doch die Öffentlichkeit muss bei dessen Nachfolger nicht auf die faszinierenden Bilder aus den Tiefen des Alls verzichten, an die man sich durch das Hubble-Teleskop gewöhnt hat. Die Bilder des JWST lassen sich vielmehr auf das sichtbare Spektrum abbilden, daher darf man sich auch hier auf faszinierende Fotos freuen.

Wofür ist der Hitzeschild nötig? Und warum L2?
Das James-Webb-Teleskop soll infrarotes Licht von weit entfernten und sehr lichtschwachen Objekten aufnehmen. Doch alle Objekte, inklusive Sonne, Erde und das Teleskop selbst emittieren Wärme in Form von infraroter Strahlung. Damit diese Strahlung nicht die Messungen der viel weniger hellen Objekte stört, müssen das Teleskop und seine Instrumente extrem kalt sein. Der Hitzeschild, welcher im ausgefalteten Zustand etwa so groß wie ein Tennisfeld ist und aus fünf Lagen Kaptonfolie besteht, schafft zwischen sonnenzu- und sonnenabgewandter Seite eine Temperaturdifferenz von 320°C. So kann das Teleskop in einer Temperatur von -233°C arbeiten. Doch einem Instrument, dem Mid Infrared Instrument (MIRI), reicht das noch nicht: Durch eine Heliumkühlung muss es auf -266°C abgekühlt werden.

Damit der Hitzeschild diese Arbeit vollbringen kann, muss das Licht von Sonne, Erde und Mond aus etwa der gleichen Richtung kommen. Die Antwort darauf ist der Lagrange-Punkt L2 des Sonne-Erde-Systems, also einem der Gleichgewichtspunkte. Der zweite Lagrange-Punkt liegt auf der Sonne-Erde-Halbgeraden und ist etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Normalerweise würden Körper mit einem größeren Bahnradius als die Erde auch eine größere Umlaufdauer haben. Es wirkt jedoch zusätzlich die Anziehungskraft der Erde, so dass sich im L2-Punkt eine Bahn ergibt, die die Umlaufdauer der Erde hat – somit „schwebt“ ein Körper in diesem Punkt von der Sonne betrachtet stets über der Erde, die Position kann also relativ leicht gehalten werden. Der zweite Vorteil ist, dass die Sonne immer im Schatten der Erde liegt – und mit dem Sonnenschild somit stets sowohl das Licht der Sonne wie auch das der Erde abgeblockt werden kann. Um zusätzlich die Einflüsse des Mondes zu verringern, wird das Webb-Teleskop auf einen sogenannten Halo-Orbit geschickt, dabei umkreist es den L2-Punkt mit einem Abstand von etwa 800.000 km. Es handelt sich hierbei nicht um einen Orbit im näheren Sinne, da der L2-Punkt natürlich keine eigene Masse hat und somit auch keine Anziehungskraft, dennoch kann diese Bahn mit relativ geringem Aufwand gehalten werden. Aus der Wahl der Position ergibt sich auch noch ein weiterer Vorteil gegenüber dem Hubble-Teleskop: Letzteres befindet sich in einer etwa 600 km hohen Erdumlaufbahn. Somit wird die Belichtungszeit auf 40 Minuten begrenzt, da das zu beobachtende Objekt dann hinter dem Horizont verschwindet. Das Webb-Teleskop hat keine derartige Beschränkung. Andererseits macht die größere Entfernung Versorgungsmissionen wie bei Hubble äußerst schwierig, doch die NASA gibt sich hier optimistisch: Passend zur Entwicklung der Orion-Raumkapsel wurde an das Teleskop ein Andockring angebracht.

Der Primärspiegel des Teleskops: Sechsfache Fläche, halbes Gewicht im Vergleich zu Hubble

Die Bildqualität eines jeden Teleskops steht und fällt mit der Qualität und der Größe des Hauptspiegels. Schon zu Beginn der Planungen stand fest: Er muss deutlich größer sein als der Spiegel von Hubble. Doch das führt zu einem Problem: Keine im Einsatz befindliche Rakete kann einen so großen Spiegel aufnehmen. Daher muss dieser zusammengefaltet werden. Diese Überlegung führte zu dem für das James-Webb-Teleskop verwendete Design von 18 kleineren sechseckigen Spiegeln. Das hat zwei große Vorteile: Erstens kann man einige Spiegelsegmente vor dem Start „wegfalten“ und im Weltraum erst ausklappen, zweitens kann man durch Bewegung einzelner Segmente den Fokus viel genauer einstellen als mit einem einzigen, unbeweglichen Spiegel. Die Ausrichtung der Spiegel muss auf Nanometer genau ausgeführt werden, was eine technische Meisterleistung darstellt. Insgesamt sieben Motoren auf der Rückseite jedes Spiegels werden vom Bordcomputer so genau gesteuert, dass man ein spezielles Mikroskop bräuchte, um die Veränderungen bei der Feinausrichtung zu sehen. Für diese werden Genauigkeiten von 10 nm benötigt. Zum Vergleich: 80g-Papier ist etwa 10.000-mal so dick. Bei den je sieben Motoren wird immer einer als zentraler Motor verwendet, welcher den Spiegel vor und zurück bewegen kann, sowie sechs Motoren, welche zusammen einen Hexapod bilden und somit Kippbewegung in alle Richtungen ermöglichen.

Auch bei den Materialien der Spiegel ging man neue Wege. Wurde bei Hubble noch ein Spiegel aus Glas überzogen mit Aluminium und einer Magnesiumflourid-Schutzschicht verwendet, entschied man sich beim Webb-Teleskop für Beryllium als Basismaterial sowie eine Goldbeschichtung. Beryllium ist ein sehr leichtes, gleichzeitig aber relativ festes Metall, besonders bei niedrigen Temperaturen und verformt sich auch bei Temperaturschwankungen kaum. Die Goldbeschichtung hat den Zweck, infrarotes Licht optimal zu reflektieren. Diese Eigenschaft von Gold ist der Grund, wieso es die für unsere Augen goldene Farbe erhält: Blaues Licht wird sehr schlecht reflektiert (nur etwa 10%), oranges, rotes und infrarotes Licht dagegen sehr gut. Im für die Instrumente des Teleskops relevanten Bereich von 800nm bis 30µm wird daher mindestens 96% des einfallenden Lichts reflektiert. Die Goldbeschichtung ist 100 Nanometer dick, etwa ein Tausendstel der Dicke eines menschlichen Haares. Somit werden gerade mal 48g Gold verwendet. Die dritte Beschichtungsschicht, die das Gold schützen soll, ist wiederum amorphes Siliciumdioxid, also Quarzglas. Trotz dieser feinen Struktur können Mikrometeoriten den Spiegeln nichts anhaben, dies wurde bereits getestet. Diese Eigenschaften ermöglichen dem primären Spiegel eine Größe von 25m², gleichzeitig wiegt er – inklusive Stützstruktur – gerade mal 650kg.

Da die Spiegel eine der wichtigsten Funktionen des Teleskops erfüllen, muss ihre korrekte Funktion und Ausrichtung sichergestellt werden. Dafür wurde ein eigenes, höchst präzises Messinstrument entwickelt, genannt COCOA (Optisches Krümmungszentrums-Messgerät). Dieses soll, nachdem diesen Sommer die Hauptstruktur des Teleskops fertiggestellt und in der JSC-Vakuumkammer installiert wurde, ebenfalls dort Platz finden und Unebenheiten wie Fehler in der motorgesteuerten Ausrichtung der Spiegelsegmente nachweisen. Wäre der Spiegel so groß wie die USA, könnte COCOA „Berge“ von einem Zentimeter Dicke finden, so genau ist das Instrument.

Gar nicht so weit weg: Spinoffs des Webb-Telekops
Einige technische Errungenschaften, die im Rahmen der Webb-Entwicklung gemacht wurden, bieten Anwendungsmöglichkeiten, von denen man auch auf der Erde profitieren wird. So enthält das COCOA-Gerät beispielsweise einen verbesserten Sensor zur Wellenfrontmessung, kann also Unebenheiten in Materialien sehr genau aufspüren. Dies könnte zur Verbesserung der Diagnose von Augenkrankheiten beitragen, so weist das Gerät eine hohe Geschwindigkeit auf und könnte das Auge in Sekunden viel genauer vermessen, als es heutige Geräte in Stunden erreichen. Diese Technologie resultierte in vier von der NASA angemeldeten Patenten. Weiterhin wurden für Webb besonders kältebeständige integrierte Schaltkreise entwickelt, die bei der letzten Versorgungsmission auch das Hubble-Teleskop spendiert bekam. Die für das Teleskop entwickelten Infrarot-Sensoren werden bereits erfolgreich in dutzenden Sternwarten auf der ganzen Welt eingesetzt.

Das Transformer-Teleskop

Wie schon erwähnt, ist das Teleskop viel zu riesig, um auch nur ansatzweise in einer der heutigen Raketen Platz zu finden. Deshalb wird das Teleskop zusammengefaltet, so dass es in die Nutzlastverkleidung einer Ariane 5 ECA passt. Auf dem Weg zu seinem Ziel, dem L2-Punkt, entfaltet sich es nun schrittweise: Nach sechs Tagen Flugzeit – hier ist das Teleskop bereits weiter von der Erde entfernt als der Mond, dessen Gravitation nun zum Abbremsen verwendet wird – öffnet sich zunächst der Sonnenschild und wird gespannt.

Fünf Tage später wird dann das Stativ des sekundären Spiegels aufgestellt. Da dieser etwa 10m vom primären Spiegel entfernt ist, kann auch er nicht in der angezielten Form an Bord der Rakete Platz finden. Daher ist das dem Sonnenschild gegenüberliegende Bein mit einem Gelenk in der Mitte sowie alle Beine mit Gelenken zur Bewegung in vertikaler Richtung versehen. Bei der Entfaltung des sekundären Spiegels wird nun das Bein durch einen Motor gespannt und das Stativ klappt auf. Nun öffnet sich der primäre Spiegel, dabei drehen sich die beiden Flügel der Struktur des Spiegels, auf denen je drei Segmente montiert sind, um 90 Grad, so dass der Spiegel – und das gesamte Teleskop – nun einsatzbereit ihren Weg zum Zielpunkt fortsetzen. Dieser soll hoffentlich im Dezember 2018 nach fast zwei Jahrzehnten Bauzeit erreicht werden. Die Erwartungen an das Teleskop sind riesig, daher darf bei diesem Öffnungsprozess nichts schief gehen. Wenn alles klappt, darf man sich auf genau so spektakuläre Entdeckungen freuen, wie das Hubble-Teleskop sie ermöglicht hat.

Verwandte Meldungen bei Raumfahrer.net:

• Warten auf das James Webb Telescope (11. Juni 2011)
• James Webb Teleskop schreitet voran (17. November 2004)

Weblinks:

• Website des James-Webb-Teleskop (englisch)
• Dokument der NASA zu Spinoffs der JWST
• Video zum Entfalten des Teleskops

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• Aktuelle Diskussion zum James Webb Space Observatory

Der Beitrag Fortschritte beim Bau des James-Webb-Teleskops erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Space Travel.

Aufgrund des herannahenden Hurrikans Ike und der damit verbundenen Schließung des Kontrollzentrums in Houston durfte die ESA am 11. September die Kommunikation mit dem Automated Transfer Vehicle über den eigenen Relaissatelliten Artemis abwickeln. Dazu stimmten sich das ATV-Kontrollzentrum im französichen Toulouse und die Artemis-Überwachungszentrale im belgischen Redu kurzfristig ab. Während dieser Phase wurde ein Manöver vorbereitet, mit dem das ATV einem Stück Weltraumschrott ausweichen soll.
Artemis steht für Advanced Relay and TEchnology MISsion. Der europäisch-japanische Satellit wurde 2001 mit einer Ariane-5-Trägerrakete gestartet. Aufgrund eines Fehlers im Antrieb gelangte er aber zunächst nicht auf die vorgesehene geostationäre Bahn. Erst nach 18-monatigem Einsatz der an Bord befindlichen Ionentriebwerke, die eigentlich nur für kleine Positionsveränderungen vorgesehen waren, gelangte er schließlich doch in seine Zielnahn und leistet hier seit mehr als 5 Jahren gute Arbeit. Artemis verfügt über Systeme zur Kommunikation mit anderen, tief fliegenden Satelliten. Neben Funk (S- und K_a-Band) kam hier auch erstmals versuchsweise eine Laserverbindung mit den Satelliten Spot 4 (ESA) und Kirari (JAXA) zum Einsatz.

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: spaceflight now.

Zwar ist zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch keine abschließende Beurteilug möglich, dazu ist es viel zu früh. Erste Berichte lassen jedoch die Hoffnung zu, dass niemand vom Personal verletzt wurde, und sich die Schäden im JSC in Grenzen halten.

Wie in vielen anderen Gegenden um Houston, über das der Hurrikan Ike nach seinem sogenannten Landfall gestern direkt hinwegzog, war auch im JSC die öffentliche Stromversorgung irgendwann ausgefallen. Empfindliche Rechenanlagen und Kommunikationssysteme wurden in der Folge mit Strom von eigenen Generatoren betrieben.

Eine Gruppe von Flugkontrolleuren, die ihren Stützpunkt in einem Hotel in der Nähe von Austin, Texas bezogen hatte, blieb während des Sturms in Kontakt mit der Internationalen Raumstation (ISS), was sie von Laptops aus über das Hochgeschwindigkeitsnetzwerk der NASA tat. Die Stimmung war natürlich eine besorgte, da sich auch die Techniker, wie viele andere Menschen, die den Sturm nicht am eigenen Wohnort abwarten konnten, fragten, wie viel Zerstörung sie bei ihrer Rückkehr zu erwarten hätten.

Zwischenzeitlich ist es weiterhin die Hoffnung russischer und amerikanischer Flugtechniker, ein Docking zwischen dem Transportschiff Progress-M 65 und der ISS am kommenden Mittwoch, dem 17. September zu realisieren. Das Schiff war am 10. September gestartet und sollte ursprünglich am 12. September an der ISS festmachen. Da NASAs Reservekontrollzentrum nicht so leistungsfähig wie das Kontrollzentrum im JSC ist, hatte die russische Flugleitung das Docking von Progress verschoben und das Transportschiff in einen sicheren Parkorbit gesteuert. Möglicherweise wird für das kommende Docking einen entsprechenden Zeitraum lang das Marshall Space Flight Center in Huntsville die Kontrolle übernehmen.

Die Generatoren, die im JSC für das Funktionieren der Reserveinfrastruktur bei Austin notwendige Anlagen versorgen, haben Treibstoff für einen Zeitraum zwischen drei und fünf Tagen. Bis die reguläre Stromversorgung in Houston wieder hergestellt ist, wird alle Arbeit dort erheblich behindert sein. Die Computer, die üblicherweise zur Unterstützung des NASA-Personals in Moskau verwendet werden, sind derzeit abgeschaltet. Auf dem Gelände des JSC steht noch Wasser, und in das Gebäude 30, in dem das eigentliche Kontrollzentrum untergebracht ist, dringt Regenwasser ein.

Erst wenn genauere Kenntnisse der Situation vor Ort sowie Informationen, wann Versorgung und Verkehr wieder in normalem Rahmen möglich sind, vorliegen, werden sich Auswirkungen auf den Flugplan der NASA, der als nächstes den Start der Hubble-Service-Mission am 10. Oktober vorsah, abschätzen lassen.

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Ein Beitrag von Karl Urban. Quelle: NASA, en.wikinews.org.

Um 20.40 Uhr (MESZ) bzw. 14.40 Uhr Ortszeit wurden Sicherheitskräfte telefonisch über das Eindringen eines bewaffneten Angestellten in ein Gebäude der JSC Communications and Engineering Office informiert. Darauf evakuierte die Houstoner Polizei gemeinsam mit dem Sicherheitsdienst das Gebäude. Andere Quellen sprechen von Schüssen, die auf die Sicherheitskräfte abgegeben worden sein sollen. Der Mann habe sich innerhalb des zweiten Stocks des Gebäudes verbarrikadiert. Alle anderen Angestellten hätten das Gebäude unverletzt verlassen.

Laut der NASA befinden sich innerhalb des betroffenen Gebäudes überwiegend Büros sowie wenige Kontrollräume. Deren Aufgabe sei die Verfolgung der Internationalen Raumstation sowie des Space Shuttles. Die NASA gab jedoch bekannt, dass keine wesentlichen Arbeitsabläufe – wie z.B. die Kontrolle von Raumfahrzeugen – gefährdet seien.

Update, 21.4.2007, 8.30 Uhr
Der Geiselnehmer, ein Angestellter der Vertragsfirma Jacobs Engineering, hat nach Angaben der Polizei sich und eine Geisel erschossen. Eine weitere, weibliche Geisel blieb unverletzt. Zuvor hatten die Sicherheitskräfte zweimal erfolglos versucht, in Kontakt mit dem Geiselnehmer zu treten. Über das Tatmotiv ist noch nichts bekannt.
Um 23.22 Uhr (MESZ) bzw. 17.22 Uhr Ortszeit hörten die Einsatzkräfte vor Ort einen Schuss und entschieden sich, zu handeln. Bevor sie den Raum erreichten, in dem sich der Geiselnehmer verschanzt hatte, hörten sie einen zweiten Schuss. Als sie schließlich den Raum erreichten, in dem sich der Geiselnehmer verbarrikadiert hatte, fanden sie ihn und die männliche Geisel – ebenfalls einen NASA-Angestellten – tot vor. Die zweite, weibliche Geisel war unverletzt.

Nachdem die NASA nach Bekanntwerden der Geiselnahme zuerst alle Angestellten an anderen Standorten aufgefordert hatte, in ihren Büros zu bleiben, kam etwas später die Anweisung, sie könnten ihren Arbeitsplatz verlassen, sobald ihr Arbeitstag vorüber sei. Die ebenfalls in Houston – jedoch in einem anderen Gebäude – ansässige Mission Control der NASA wurde vorsorglich verschlossen, während innen weitergearbeitet wurde. Dies ist eine Standardprozedur in so einem Fall.

Der Beitrag NASA-Gebäude evakuiert, Geiselnahme beendet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Lutz Growalt.

3. NASA Pressekonferenz, 03.02.03, JSC, 22:30 MEZ
Ron Dittemore (Shuttle Program Manager)

Informationen zu den ersten beiden Pressekonferenzen der NASA nach dem Absturz finden Sie hier.

„… es sieht wirklich gut aus. Wir machen Fortschritte, aber es ist eine gewaltige Aufgabe. Sie fordert täglich unsere volle Aufmerksamkeit. Wir arbeiten auf vielen Gebieten immer noch 24 Stunden am Tag, sammeln Informationen, gehen unsere technischen Analysen durch und wir planen für die Zukunft, für die notwendigen Schritte in den kommenden Tagen und Wochen. Die Zuordnung der aufgefundenen Teile ist sehr zweitaufwendig. Es ist schwierig, aber als wir uns heute mit unseren Außenteams zusammensetzten, stellte sich heraus, daß das Aufsammeln und der Transport zu den Sammelstellen langsam Fahrt aufnimmt. Ich gehe davon aus, daß dies in den kommenden Tagen noch steigern wird. Bisher haben wir noch keine Gegenstände bergen können, die von ausnehmender Bedeutung wären. Trotzdem haben wir ein Verfahren in Gang gesetzt, bei dem einzelne Fundstücke markiert und unseren Ingenieuren zur Begutachtung vorgelegt werden. (…)

[Neue Erkenntnisse]
Wenden wir uns nun den technischen Details und den Änderungen gegenüber dem Status von gestern zu. Ich werde nur auf die neu hinzugekommenen Informationen eingehen.
– Um 07:52 CT [14:52 MEZ] – ich glaube, ich sagte gestern 07:53, ich gehe also eine Minute zurück – erkannten wir, daß drei Temperaturen in den Bremsleitungen des linken Hauptfahrwerks einen ungewöhnlichen Anstieg zeigten. Dies war das erste Auftreten eines signifikanten, die Erwärmung betreffenden Vorgangs im Schacht des linken Hauptfahrwerks.
– Um 07:53 CT [14:53 MEZ], während wir über Kalifornien hinwegflogen, erkannten wir, daß eine vierte Leitung, am Antrieb der Strebe des Hauptfahrwerkbeins, einen signifikanten Temperaturanstieg verzeichnete. Gestern gab ich dafür einen Anstieg um 20 bis 30 Grad binnen fünf Minuten an. Heute gehen wir eher von einer Größenordnung des Anstiegs von 30 bis 40 Grad aus.
– Um 07:55 CT [14:55 MEZ] wurden aus einer fünften Leitung im Bereich des linken Hauptfahrwerks steigende Temperaturen gemeldet.
– Um 07: 57 CT [14:57], als wir Arizona/New Mexico waren fielen die Temperaturen oberen und unteren Temperaturen in der Außenhaut der linken Tragfläche unter den Meßbereich.
– Um 07:59 [14:59 MEZ], über dem westlichen Texas, als – wie ich gestern ausführlich erklärte – das automatische Flugkontrollsystem gegen den aufgetretenen, zusätzlichen Luftwiderstand gegensteuerte, wurden nach unseren derzeitigen Erkenntnissen zusätzlich zu den Luftrudern auch die Lagekontrolldüsen für die Gierachse [Richtung links/rechts] aktiviert. Zwei der insgesamt vier Triebwerke wurden gezündet, die Düsen arbeiteten für eineinhalb Sekunden. Dieser zusätzliche Impuls unterstützte die Steuerruder bei der Korrektur des – wie wir annehmen – aufgebauten Luftwiderstands. Obwohl das automatische Kontrollsystem, wie ich gestern sagte, durchaus in der Lage ist, Abweichungen in der vorliegenden Form zu korrigieren, haben wir uns der Untersuchung der Reaktion der Automatik zugewendet. Dabei interessiert uns allerdings nicht so sehr der absolute Betrag des Gegensteuerns, sondern die Änderungsrate. Die Steuerruder taten was sie sollten, um den Luftwiderstand auf der linken Seite auszugleichen, die rechten Gierdüsen mußten zugeschaltet werden, um die aerodynamischen Steuerflächen zu unterstützen und es hat den Anschein, als hätten wir Boden verloren, was die Wenderate anbelangt.
Kurz nach diesem Punkt verloren wir die Verbindungen zum Orbiter und seiner Besatzung.

[32 Sekunden zusätzliche Daten, neuer Stand]
Wir suchen immer noch nach weiteren Informationen. Ich sprach gestern die zusätzlichen 32 Sekunden an. Die Rekonstruktion der Daten hat sich als nicht so einfach herausgestellt, wie wir zunächst dachten und so wird es uns einen weiteren Tag kosten, an diese Information heranzukommen und festzustellen, ob diese Daten für uns von Nutzen sind. Wir werden zu diesem Zweck nach White Sands fahren. Dort ist die Station, in der die Daten des Orbiters empfangen wurden. Wir werden direkt mit den Anlagen in White Sands arbeiten und sehen, ob wir die Daten herauslösen können. Diese Bemühungen laufen also weiter.

[Bedeutung der Temperaturzunahme]
Sie haben sich für die Temperaturen im Fahrwerksschacht interessiert. Ich möchte hier vor Schlußfolgerungen warnen. Eine Erwärmung um 30 bis 40 Grad innerhalb von fünf Minuten innerhalb des Fahrwerkschachts ist kein Hinweis darauf, daß in der Struktur etwas vor sich geht. Die Außentemperatur liegt bei 2.000 Grad. Eine Erwärmung um 30 bis 40 Grad im Schacht ist daher nicht unbedingt ein Hinweis auf einen thermalen „Ausreißer“.
Das weißt auf etwas anderes hin. Sie erinnern sich sicher, daß gestern von einer Erwärmung der Außenseite, oberhalb der linken Tragfläche die Rede war. Ich nannte ihnen eine Erwärmung von 60 Grad in fünf Minuten. Aber ein Delta … eine Veränderung um 60 Grad bedeutet, nochmal, kein strukturelles Problem. Obwohl das mit Sicherheit für uns von Interesse ist, suchen wir doch in der Hauptsache nach dem Grund für diese Erwärmung. Angesichts einer Temperatur von 2.000 Grad an der Vorderkante der Tragfläche wollen uns die 60 Grad Zunahme an der Hinterkante mit Sicherheit etwas sagen – wir versuchen herauszufinden, was. Hatten wir irgendeine Art Beschädigung im Flügel, so würden die Sektionen um Fahrwerk und linken Außenrumpf nur einen allgemeinen Anstieg der Temperaturen widerspiegeln, wären aber nicht der Ort einer Beschädigung. Das versuchen wir herauszubekommen. (…)

Nochmals zur Erinnerung: wird befinden uns in der Frühphase der Untersuchung, wir arbeiten uns noch durch die Daten und dies ist der fließende Aspekt dieses Geschäfts. Seien Sie also vorsichtig mit Schlußfolgerungen, wir versuchen selbst auch, vorsichtig zu sein.

[Analyse der Kacheln des Hitzeschilds]

Ich weiß, daß es dazu viele offene Fragen gibt, daher werde ich Ihnen die Zusammenhänge mit einigem Detail darstellen. Zunächst möchte ich einige Informationen über den zeitlichen Ablauf der Prozesse nachreichen, die zu unserer Schlußfolgerung führten, daß dies kein Problem darstellen wird. Der Start war am 16. Januar, die erste Sichtung des Startfilms erfolgte am folgenden Tag, dem 17. Januar. Die erste Besprechung der Ingenieure fand am 20. Januar statt, wir berichteten am 21. an die zuständige Gruppe zur Einschätzung der Gefährlichkeit von Trümmerstücken [„Debris Assesment Team“; DIT].

[Untersuchung nach dem Start]
Das heißt also, daß die Ingenieure sich an die Arbeit machten, untersuchten, was für eine Art Trümmer vorlag und sie verbrachten einen Tag mit der Untersuchung und verschafften sich die Informationen, die sie für ihre Analysen brauchten. Am 21. trugen sie ihre Analysen dann zum DIT. Am 22. Januar erfolgte eine weitere Analyse, am 23. und 24. Januar eine Abschlußrevision, am 24. Januar auch der Bericht an das Missions-Management und nochmals am 27. Januar. Anläßlich der beiden Berichte an das Missions-Management lautete in beiden Fällen die Schlußfolgerung: das Stück, das den Orbiter traf, bedeutet keine Gefahr für die Sicherheit der Crew oder den Orbiter.

[Beschreibung des Trümmerstücks]
Nun möchte ich ein wenig über den Inhalt unserer Analysen sprechen, da es eine Menge Diskussionen um diese Sache gab. Die Größe des Trümmerstücks, in dem es bei unseren Analysen ging, beträgt 20 Zoll mal 16 Zoll mal 6 Zoll [101,6 x 40,64 x 15,24 cm], das Gewicht 2,67 Pfund [1,21 kg]. Wir haben die Größe des Stücks auf zwei verschiedene Arten bestimmt. Erstens haben wir uns den Film angesehen und wir schätzten nach unseren besten Möglichkeiten die Größe ab. Zweitens bedienten wir uns der Informationen von [Shuttleflug] ST-112. Auf diesem Flug wurde aus der gleichen Sektion des [externen] Tanks ein Stück abgerissen. Bei ST-112 hatten wir einen Film, den Die Crew von dem Tank nach Brennschluß und Abtrennen des Tanks machte. Der Tank trieb langsam vom Orbiter ab und die Crew machte Aufnahmen davon. Wir konnten eindeutig feststellen, an welcher Stelle das Stück sich gelöst hatte. Anhand dieser Fotografien konnten wir die Größe des herausgerissenen Stücks bestimmen. Wir kennen die Größe und die Stelle, und daher können wir genau sagen, woher das Stück stammte. Auf dieser Grundlage konnten wir [unabhängig vom Startfilm] die Größe und das Gewicht des Stücks bestimmen. Als wir die Analysen machten, untersuchten wir verschiedene Aufprallwinkel. Das Stück schlägt nicht im rechten Winkel auf die Unterseite der Tragfläche. [zeigt mit den Händen, nimmt ein Shuttle-Modell zu Hilfe] Das Stück kommt vom Tank, von vorn, wird im flachen Winkel auf die Unterseite des Orbiters gelenkt, es trifft die Fläche und fliegt weg. Es trifft nicht rechtwinklig auf die Fläche. Wenn es also auf den Flügel trifft, muß man berechnen, wieviel Energie es hat, was wiederum von Masse und Größe abhängt. Das ist sehr wichtig.

[Mögliche Beschädigungen]
Wir untersuchten Aufprallwinkel von 10 Grad, 13 und 16 Grad, um unsere Analysen einzugrenzen. Wir arbeiteten mit verschiedenen Gewichtswerten. Wir verwendeten ein Computerprogramm, ein Hilfsmittel, das wir schon sehr oft eingesetzt haben, um die Beschädigung irgendeiner Kachel des Hitzeschilds durch dieses Stück vorherzusagen. Aus unseren früheren Arbeiten mit dem Programm und Experimenten wissen wir, daß es dazu neigt, früh Beschädigungen vorherzusagen. (…) Dazu kommt, ohne daß ich mich Details verliere, daß das Rechenmodell selbst konservativ arbeitet. Als wir die Analyse erstellten – und dabei vom schlimmsten Fall ausgingen – ergaben sich zwei, naja es waren mehr, zwei grundlegende, schlimmste Fälle: der Verlust einer ganzen Kachel im Bereich der Klappen des Hauptfahrwerks und der teilweise Verlust von Kacheln, also Teilen einzelner Kacheln, in einem größeren Umkreis. Der größere Umkreis maß etwa 32 x 7 x 2 Zoll [81,3 x 17,8 x 5 cm].

Unser Modell sagte also vorher, daß wir Beschädigungen auf der Unterseite des Flügels in der Nähe der Fahrwerksklappen des linken Hauptfahrwerks haben könnten, dazu in anderen Regionen vom Fahrwerk nach außen bis zur Flügelspitze. Die in Frage kommenden anderen Regionen hängen von den für Masse, Größe und Aufprallwinkel gewählten Werten ab, variieren also. Für beide Fälle, also den Verlust einer ganzen Kachel und den anderen Fall, sagte die Analyse vorher, daß zwar struktureller Schaden entstehen würde – damit meine ich eine lokale Erwärmung der unter den Kacheln liegenden Struktur -, aber kein Schaden, der ausreichend wäre ein katastrophales Ereignis auszulösen und auch kein Einfluß auf die fliegerische Qualität des Orbiters. (…)

In diesem Zusammenhang ist es interessant, daß Medienberichte*, datiert auf den 04.02.2003, 00:15 MEZ, aus einem internen NASA-Memo zitieren, das sich genau auf die von Dittemore geschilderten Analysen des Stücks Schaumstoff beziehen.
Das Memo gibt die gleichen Sachverhalte und Szenarios für mögliche Beschädigungen wieder, die Dittemore auf der Pressekonferenz vorstellte – Verlust einer kompletten Kachel oder teilweise Beschädigung einiger Kacheln in einem begrenzten Abschnitt der Tragfläche.
Beides, so steht auch im Memo zu lesen, führen weder zu einem „Durchbrennen“ noch zu einer Gefährdung der Flugsicherheit. Die Überschrift zu dem Artikel lautet: NASA-Memo warnt vor „Potential für große Schäden“.

Der Beitrag Aktuelle NASA-Informationen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Karl Urban, bearbeitet von Star-Light. Quelle: NASA JSC.

In der neusten Studie eines 4,5 Milliarden Jahre alten Marsmeteoriten haben Forscher neue Beweise dafür gefunden, dass 25 Prozent des Magnetit-Materials des Meteoriten durch Bakterien auf dem Mars produziert wurde. Die neusten Ergebnisse wurden im Journal Applied and Environmental Microbiology veröffentlicht.

Die Wissenschaftler verglichen sechs physikalische Eigenschaften, die auf früheres Leben hinweisen (die sogenannte MAB Biosignatur) mit dem Material des alten Mars-Meteoriten. Diese Biosignatur ist ein Indikator für Leben, das nicht durch zufällige Prozesse oder menschliche Einmischung entstanden ist.

„Keine nicht-biologische Substanz, weder von der Natur noch im Labor hergestellt, hat jemals die MAB Biosignatur-Kriterien hervorgebracht,“ sagt Kathie Thomas-Keprta, Astrobiologin am NASA Johnson Space Center (JSC) in Houston und Leiterin der Forschergruppe.
„Dies bedeutet, dass ein Viertel der Magnetit-Kristalle, die in die Carbonate des Mars-Meteoriten ALH84001 eingebettet sind, durch den Einfluss von biologischen Kulturen entstanden sein müssen. Anders ist ihre Existenz nicht zu erklären.“

Magnetotaktische Bakterien, die in arktischen Lebensräumen der Erde auftreten, ordnen Magnetit-Kristalle zusammen mit ihren Zellen in Ketten an und machen aus ihnen „Kompasse“, die den Bakterien dabei helfen, Nahrung und Energie zu finden. Magnetit (Fe₃O₄) wird auf der Erde anorganisch produziert, aber die von Bakterien produzierten Magnetit-Kristalle unterscheiden sich vollständig davon. Sie sind chemisch sauber und defekt-frei, mit klar getrennten Größen und Formen.

Die neuste Studie über den vor 18 Jahren gefundenen Mars-Meteoriten ist erneut ein Indiz für die Entwicklung von primitiven Leben auf dem Roten Planeten.

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