Raumfahrt ist knifflig.
Selbst für ein hochmodernes Raumschiff wie das James-Webb-Weltraumteleskop.
Seine Reise von der Erde in eine parallele Umlaufbahn außerhalb unseres Planeten erforderte bei jedem Schritt ultrapräzise Berechnungen, jahrzehntelange Planung und nahezu perfekte Ausführung. Aber selbst jetzt, mit dem Flaggschiff-Weltraumteleskop der NASA im Orbit desLagrange 2-Punkt L2, Webb hat mehr Arbeit zu tun als nur Astronomie – mit Manövriertriebwerken, die benötigt werden, um dem ständigen Druck der Sonne auf das Raumschiff entgegenzuwirken und seine relative Nähe zur Erde zu halten, laut ein NASA-Blogbeitrag.
Dies ist die Geschichte von Webbs Reise vom ELA-3-Startkomplex von Arianespace in Europa in der Nähe von Kourou, Französisch-Guayana, nach L2 und den kommenden Herausforderungen.
Die Millionen-Meilen-Reise des James-Webb-Teleskops
Webbs Initiale Einführung am 25. Dezember 2021, gab ihm den größten Teil der kinetischen Energie, die für seine Millionen-Meilen-Reise nach L2 erforderlich war. Diese Geschwindigkeit wurde von der kolossalen Ariane-5-Rakete bereitgestellt. Aber es gab noch viel zu tun. Nach dem Start war Webbaus seiner Trägerrakete freigesetzt und bereit, seine eigenen, an Bord befindlichen Treibmittel zu verwenden.
"Webb wird sein eigenes System kleiner Raketenantriebe verwenden, um seine Annäherung an seine endgültige Halo-Umlaufbahn um den L2-Punkt zu optimieren", heißt es ein NASA-Blog einige Wochen vor dem Start geteilt. „Webb wird sein eigenes System kleiner Raketenantriebe verwenden, um seine Annäherung an seine endgültige Halo-Umlaufbahn um den L2-Punkt unten dargestellt fein abzustimmen, wo das Teleskop und die Instrumente im Schatten abkühlen werdendes enormen Sonnenschildes, geschützt vor der Hitze von Sonne, Erde und Mond."
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Auf dem Weg zu Webbs endgültiger Flugbahn waren jedoch zusätzliche Manöver erforderlich, insgesamt drei: „Mid-Course-Korrekturmanöver zur Verfeinerung der Flugbahn sind nominell für 12,5 Stunden und 2,5 Tage nach dem Start geplant, mit einem dritten einen Monat später bisWebb in seine L2-Umlaufbahn bringen“, heißt es im NASA-Blogbeitrag.
Ein Havard-Astronom fragt sich, wann Webb Stationshaltungsmanöver durchführen wird
Und diese Triebwerke, die jetzt in ihrer Umlaufbahn um L2 positioniert sind, werden weiterhin regelmäßig feuern, um „diese Umlaufbahn mit kleinen Manövern aufrechtzuerhalten, die als ‚Stationshaltung‘ bezeichnet werden“, heißt es in dem NASA-Beitrag. Diese Stationshaltungsmanöver sollten ursprünglich seineinmal alle 21 Tage. Diese Manöver sind notwendig, weil sich der Druck der Sonnenstrahlung auf der großen Oberfläche der Sonnenblende des James-Webb-Weltraumteleskops aufbaut.
„Obwohl Webb darauf ausgelegt ist, diesen Druck gut ausbalanciert zu halten, baut sich ein Drehimpuls auf, wenn das Teleskop auf verschiedene Ziele zeigt, sodass gelegentliche kleine Manöver zum Entladen des Impulses erforderlich sind, um die Reaktionsräder des Observatoriums in ihrem ordnungsgemäßen Betriebsbereich zu halten“, sagtder NASA-Post. Die Reaktionsräder sind Schwungräder, die Webb helfen sollen, seine Nutzlast in der richtigen Ausrichtung zu halten.
Aber bizarrerweise wurden Updates über die Station, die Triebwerksmanöver beibehält, nicht sofort veröffentlicht. Astronom am Harvard's Center for Astrophysics Jonathan McDowell hat diesen kleinen Schluckauf in Informationen mit notiert ein Tweet: "Ich bin verblüfft, dass wir nichts über die Brandwunden der L2-Stationsverwaltung gehört haben - sollte es nicht schon mindestens eine gegeben haben?"
Hallo@marshallperrin Die Fortschritte bei der JWST PSF sind super aufregend! Aber ich bin verwirrt, dass wir nichts über die Verbrennungen der L2-Stationshaltung gehört haben - sollte es nicht schon mindestens eine gegeben haben?
— Jonathan McDowell @planet4589 22. März 2022
Webb führt alle 42 Tage Stationshaltungsmanöver durch
Als Experte und Autorität für Weltraumfragen kam McDowells Frage zu einem interessanten Zeitpunkt. Webb befand sich seit Ende Januar im Orbit von L2, aber es schien kein Wort über seine Positionserhaltungsmanöver zu geben. Theoretisch könnte dies zu einem werdengroßes Problem – wenn keine Triebwerke gezündet würden, um den immensen Schub der Sonne zu korrigieren, könnte das James-Webb-Weltraumteleskop aus seiner idealen Umlaufbahn um L2 geschleudert werden und in einen Planetenkörper in unserem Sonnensystem einschwenken oder das System ganz verlassen.
aber ein Papier der NASA zeigt, dass die Idee, Webb alle 21 Tage Stationshaltungsmanöver durchführen zu lassen, verworfen wurde, weil das Fehlen eines Fensters für Stationshaltungsmanöver das Risiko mit sich brachte, viel zu lange kein weiteres Fenster zu haben – lange genug für das James Webb-Weltraumteleskopaus der Position zu driften und sein primäres Ziel LPO zu verlieren. „Wenn wir ein Manöver übersprungen hätten und dann aus irgendeinem Grund das nächste Manöver 21 Tage später nicht durchführen könnten, könnten wir am Ende 63 Tage warten zwischen [Station Keeping]Manöver, die ein potenzielles Risiko für eine LPO-Mission darstellen", heißt es in dem NASA-Papier.
Mit anderen Worten, ein kurzer Zeitraum zwischen Stationshaltungsmanövern könnte Webb ironischerweise gefährden. In den meisten Fällen wird alle 42 Tage ein [Stationshaltungs-]Manöver durchgeführt, nicht alle 21 Tage“, heißt es in dem NASA-Papier. Das bedeutet, dass es gibtkein Grund zur sofortigen Beunruhigung – ab Ende März 2022 steht Webb für sein erstes Positionshaltemanöver an, könnte aber möglicherweise noch nicht vor irgendwann im April stattfinden.
Das Ende vom Anfang - Das James-Webb-Weltraumteleskop ist ein Wunderwerk der Technik – mit vier dynamischen Primärinstrumenten, die nicht nur Blick auf das sehr frühe Universum, enthüllen den Anfang von Sternen und Galaxien, arbeiten aber auch parallel zu enthüllen die statistischen Merkmale des gesamten Universums, was eine neue und kolossale Datenmenge ergibt, aus der wir endlich versuchen können, die größten Geheimnisse der Physik zu lösen. Und natürlich könnte es Zeichen außerirdischen Lebens.