James Webb liefert

[Martin F.]

Es geht los. Das neue Weltraumteleskop hat sein erstes Bild geliefert - und was für eines!
In jedem Fall lohnt auch der Blick auf die maximale Auflösung, die hier zu sehen ist (PNG-Datei, ca. 28MB).
Weiter geht es mit den nächsten Objekten heute Nachmittag ab 16:30 auf der NASA Site.

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[Martin F.]

Die Größenangabe zum gezeigten Himmelsausschnitt, den man mit ausgestreckter Hand und einem Sandkorn abdecken kann, ist natürlich ein anschauliches Beispiel. Nun haben aber Sandkörner doch unterschiedliche Größen, je nach Fundort
Ich musste ein wenig suchen, aber inzw. habe ich heraus gefunden, dass der Himmelsausschnitt 2,4 Bogenminuten (0,04°) groß (oder besser klein) ist.
Das entspricht etwa diesem Himmelsausschnitt, wenn man durch ein Fernrohr Saturn und seine Monde beobachtet:


Die Darstellung habe ich mit der Software Stellarium erzeugt.

 

[Gelöschtes Mitglied 9051]

und was für eines!

Ich finde das Bild mehr als merkwürdig. Diese "Blendensterne" sehe aus, als würden sie nicht von dem milliardenteuren Spiegelkonglomerat kommen, sondern von einem Spaßvogel nachträglich eingefügt worden sein. Wenn das von den sechseckigen Teilspiegeln kommt, dann würde ich mal überlegen, was da falsch gelaufen ist. Schließlich sollen die Aufnahmen wissenschaftlichen Zwecken dienen und nicht Likes bei Flickr generieren. Mal abgesehen davon, dass das eh keine schönen "Blendensterne" sind. Oder wie man das nennen soll. Blende hat das Ding ja keine.

 

[Martin F.]

Wow, die neuen Bilder sind enorm! Details bis zum Abwinken, man kann sich gar nicht satt sehen. Und das waren nur ein paar Resultate von wenigen Tagen Arbeit, es geht erst los in die nächsten 20 Jahre!

 

[dembi64]

ich gebe ja zu dass das schöne Bilder sind die hübsch anzuschauen sind, und technisch beeindruckend ist es ebenso, ABER...........

auch wenn ich mich zum Spielverderber mache, nur stellt sich mir immer wieder die Frage nach der Sinnhaftigkeit solcher Aktionen. Da werden eben mal 10 Milliarden Dollar an Geld (die ganzen Folgekosten für die geplanten 10-20 Jahre noch gar nicht mitgerechnet) ausgegeben um Dinge zu sehen die viele milliarden Jahre zurückliegen, von denen die Menschen niemals auch nur das geringste haben werden, für Bilder von Sternen und System die es u.U. seit Milliarden von Jahren nicht mal mehr gibt und gleichzeitig verhungern millionen Menschen bzw. leben in bitterer Armut, geht die Welt großflächig vor die Hunde und für die vielen irdischen Baustellen hat man immer weniger Geld.

Mir fehlt, je älter ich werde, hierfür das Verständnis.

 

[waxman]

Astronomie ist Grundlagenforschung. Grundlagenforschung ist teuer und zeitigt oft keine kurzfristigen praktischen Anwendungen. Aber ohne Grundlagenforschung kommt die Menschheit nicht weiter. Der Leiter eines deutschen Forschungsinstituts hat es mal so erklärt: Ohne Grundlagenforschung hätten wir heute keine LED-Leuchten sondern würden uns noch über die optimale Zusammensetzung von Kerzenwachs unterhalten.

 

[of51]

Und wieder keine grünen Männchen die in die Kamera grinsen. Ich bin schwer enttäuscht.

 

[Martin F.]

Warum war mir klar, dass das hier nur ein paar Stunden braucht, um sinnlose Grundsatzdiskussionen anzuzetteln?
Wer seinen Tellerrand als das Ende der Welt sieht, soll damit glücklich werden. Seit es die Menschheit gibt, wurde erkundet und in neue Bereiche vorgestoßen, sei es geistig oder körperlich. Natürlich könnten wir alle noch in unseren Höhlen sitzen und mit Knüppeln und Speeren (halt, ist ja schon wieder Technologie...) auf die Jagd gehen. Oder auch mal gerne den Nachbarstamm überfallen, der sein Futterlager besser gefüllt hat. Genau genommen hat sich ja inzw. nicht so viel geändert, nur die Mittel sind perfektioniert worden.
Darum finde ich es umso erfreulicher, dass es Menschen gibt, die sich um solch unwichtige Dinge wie das Universum einen Kopf machen. Im aktuellen Beispiel haben 20.000 Leute aus versch. Nationen 25 Jahre lang entwickelt, gebaut, getestet und das superkomplexe Ding perfekt zur Arbeit gebracht. Und diese Leute wissen trotzdem oder gerade deswegen, welch kleinen Fliegenschiss wir darstellen, diese Erkenntnis wünsche ich all unseren Wichtigtuern!
Wer sich also gerne weiter von unserem aktuell besten Teleskop begeistern lassen möchte, hier ist ein zentraler Link.

 

[Wuxi]

von unserem aktuell besten Teleskop begeistern lassen möchte

Dabei.

Was hat das Ding eigentlich für einen Bildsensor?
Das oben verlinkte Bild hat 8 MPixel, das ist ja nicht gerade viel.

 

[hjklemenz]

Mid infrared Module MIRI: 1024 x 1024 Pixel
Near Infrared Module NIRCam: 2048 x 2048 Pixel

Scheint zu genügen

 

[Martin F.]

Zur Bildgröße: die Himmelsausschnitte sind ja wie schon beschrieben sehr klein, bei gut 131 m Brennweite auch kein Wunder.
Einige der gezeigten Bilder sind also nicht nur aus unterschiedlichen Wellenlängen zusammengesetzt, sondern auch gestitcht, um größere Flächen abzubilden. Da braucht es bei der Brennweite schon ein ruhiges Händchen, das Ding exakt auszurichten

 

[Kiboko]

Da braucht es bei der Brennweite schon ein ruhiges Händchen, das Ding exakt auszurichten

Die Belichtung erfolgt freihand, also ohne Stativ

Ein Teleskop im Weltraum muss mit einer Genauigkeit von unter einer Bogensekunde ausgerichtet werden.
Eine Bogensekunde entspricht grob den Winkel zwischen Kopf und Fuß eines Mannes der auf dem Nordpol vom Mond steht.

Sensoren:
Die Lage eines Satelliten im All wird durch Star-tracker durchgeführt.
Das sind kleine Kameras, typische 4 Stück, die in unterschiedliche Richtungen in den Weltraum schauen.
Auf den Bildern wird von einem Rechner nach signifikantn Sternkonstellationn gesucht.
Daraus wird dann die Orientierung des Teleskops bestimmt.
Ein weiteres Hilfsmittel ist ein Gyro. Mit dem werden die Drehraten gemessen und erkannt, ob sich das Teleskop lagsam wegdreht.
Ein Gyro waren früher mechanische Kreisel. Heute sind sie es Glasfaserwickel.
Zwei Wickel sind gegenläufig aufgebaut.
In beide Wickel wird ein Lichtpuls geschickt.
Der Lichtpuls, der sich mit der Drehrichtung läuft st schneller, als der Lichtpuls gegen die Drehrichtung.
Der zeitliche Abstand, wir reden hier von pikosekunden bestimmt die Drehrate.

Aktuatoren:
Um das Teleskop im auszurichten braucht es Aktuatoren.
Dafür werden Reaktionsräder verwendet.
Ein Satz besteht in der Regel aus 4 Rädern in Tetraederkoniguration.
Damit kann der Ausfall eines Rades toleriert werden.

Reaktionsräder sind Schwungmassen mit einem Elektromotor.
Das Beschleunigen eines Rades erzeugt ein Gegenmoment auf einen Satelliten.
Damit beginnt sicher der Satellit zu drehen.
Durch weitere Beschleunigung dreht er sich immer schneller.
Bleibt die Drehzahl konstant, dreht sich der Satellit gleichmäßig weiter.
Durch Abbremesen des Rades wird der Satellit wieder angehalten.
Die Reaktionsräder haben aber den Nachteil, dass sie bewegliche Komponenten haben.
Ein Rad hat immer eine Unwucht.
Sie lassen sich für eine Drehzahl sehr gut auswuchten, aber die Unwucht ist drehzahlabhängig, da sich die Schwungmasse über die Drehzahl verformt.
Die Unwucht der Schwungmasse überträgt sich über Kugellager auf das Teleskop.
Mit einem fünfchsig aktiv geregelten Magnetlager kann das umgangen werden, aber dafür war man beim James Webb nicht mutig genug.
Oft werden dann Dämpfer eingesetzt, um die Vibrationen zu reduzieren.

Es kann sein, das bei James Webb zwei Satz Räder verbaut wurden.
Mit einem Satz großer Räder wird das Teleskop im All grob ausgerichtet.
In der stabilen Lage, beim Knipsen, stehen die Räder still, also keine Vibration. (Start-Stop-Räder).

Zur Feinausrichtung werden dannn kleinere Räder eingesetzt, die beim Bilderknipsen durchlaufen müssen.
Sie werden auch benötigt, um Störmomente von außen auszugelichen.
Auch im Weltraum gibt es Störungen.
Das größte Problem ist der Sonnenwind.
James Webb hat große Sonnensegel um das Teleskop vor ungleichmäßiger und zu starke Erwärmung auf der Sonnenseite zu schützen.
Die Sonne schikt aber auch einen beständigen Strom von Partikeln aus, den Sonnenwind.
Die Treffen aus das Teleskop und erzeugen ein Störmoment, das ständig ausgeglichen werden muss.
Ein weiterer Störmoment ist Magnetismus.
Das Magnetfeld der Erde nimt mit dem Abstand deutlich ab und ein Satellit wird mit möglicht nichtmagnetischen Materialien gebaut.
Trotzdem bleibt ein letzter Teil Restmagnetismus der auf den Satelliten wirkt.
Die Störmomente werden dann durch die Räder ausgegelichen.
Erreicht ein Rad seine Maximaldrehzahl und kann nicht weiter beschleunigt werden,
muss die Bildaktivität unterbrochen werden.
Dann wird das Rad entsättigt, indem es massiv abgebremst wird und gleichzeitig mit Steuerdüsen (Thrustern) das Moment kompensiert wird.

Die Orientierung im All kann auch durch Thruster alleine erfolgen.
Aber die Thruster sind in der Regel nicht fein genug dosierbar um kleinste Momente zu erzeugen.
Die Thruster benötigen Treibstoff (Hydrazin), dessen Menge endlich ist.

Eine weitere Möglichkeit ist "Cold Gas".
Gas aus einem Drucktank wird über Ventile in den Weiltraum entlassen.
Der Rückstoß erzeugt Momente. Die Ventile sind fein dosierbar.
Vibrationen werden keine erzeugt.
Aber der Gasvorrat ist endlich.
Ich vemute, dass James Webb diese Technik nicht nutzt.

Eine weiter Quelle für Vibrationen sind die Cryo-Pumpen.
Ein Detektor (Bildsensor) wird mit 7K betrieben.

Jetzt könnt Ihr Euer eigenes Weltraumteleskop bauen.