Wie Ingenieure die vier Instrumente von James Webb kalibrieren



Das James-Webb-Weltraumteleskop nähert sich langsam dem Beginn seiner wissenschaftlichen Mission. Nachdem die Spiegel und Instrumente vollständig ausgerichtet sind, unternimmt Webb den nächsten großen Schritt, um sich in diesem Sommer auf den wissenschaftlichen Betrieb vorzubereiten: die Inbetriebnahme der Instrumente. Webb verfügt über vier Instrumente, die Near-Infrared Camera (NIRCam), das Near-Infrared Spectrometer (NIRSpec), den Near-Infrared Imager and Slitless Spectrometer (NIRISS) / Fine Guidance Sensor (FGS) und das Mid-Infrared Instrument (MIRI). Die Ingenieure müssen überprüfen, ob jedes Teil jedes Instruments genau so funktioniert, wie es sollte, damit das Teleskop so genau wie möglich sein kann.

Alle vier Instrumente wurden bereits eingeschaltet und auf ihre Betriebstemperatur abgekühlt. Um ihre Komponenten zu überprüfen, bedient das Inbetriebnahmeteam die Mechanismen der Instrumente wie die Räder die die Filter und Gitter steuern, und die Mikroverschlüsse von NIRSpec, die wie winzige Fenster sind, die sich öffnen und schließen, um Hunderte von Zielen gleichzeitig abzubilden.

Dann geht es weiter zu den Instrumentenkalibrierungen, bei denen jedes Instrument Daten von einem bekannten Ziel sammelt und dann optimiert wird, um sicherzustellen, dass es genau ist, wie Scott Friedman, leitender Inbetriebnahmewissenschaftler für Webb, in einer NASA erklärte Blogeintrag:

„Die astrometrische Kalibrierung jedes Instruments ordnet die Pixel auf den Detektoren den genauen Positionen am Himmel zu, um die kleinen, aber unvermeidbaren optischen Verzerrungen zu korrigieren, die in jedem optischen System vorhanden sind. Wir tun dies, indem wir das astrometrische Webb-Feld beobachten, ein kleines Stück Himmel in einer nahe gelegenen Galaxie, der Großen Magellanschen Wolke.“

Die Große Magellansche Wolke ist ein bekanntes astronomisches Objekt, das zuvor mit großer Genauigkeit vom Hubble-Weltraumteleskop beobachtet wurde. Das bedeutet, dass die Ingenieure einen sehr guten Vergleich dafür haben, was sie mit Webb sehen sollten. Dadurch können sie die winzigen optischen Verzerrungen in den Instrumenten kalibrieren und berücksichtigen.

„Das Kalibrieren dieser Verzerrung ist erforderlich, um die wissenschaftlichen Ziele präzise im Sichtfeld der Instrumente zu platzieren“, erklärte Friedman. „Um beispielsweise die Spektren von hundert Galaxien gleichzeitig mit der NIRSpec-Mikroverschlussbaugruppe zu erhalten, muss das Teleskop so ausgerichtet werden, dass sich jede Galaxie im richtigen Verschluss befindet, und es gibt eine Viertelmillion Verschlüsse!“

Das Team wird auch die Schärfe der von jedem Instrument gesammelten Bilder testen und testen, ob die Instrumente korrekt auf ein bestimmtes Ziel zeigen können. Der letzte Schritt besteht darin, zu prüfen, ob Instrumente bewegliche Ziele verfolgen können, was für die meisten Beobachtungen nicht erforderlich ist, weil die Ziele so weit entfernt sind, aber es ist nützlich, um Ziele wie Asteroiden und Kometen in unserem Sonnensystem zu betrachten.

„Wir befinden uns jetzt in den letzten zwei Monaten der Inbetriebnahme von Webb, bevor es vollständig für seine wissenschaftliche Mission bereit ist“, schreibt Friedman. „Wir haben immer noch wichtige Eigenschaften und Fähigkeiten der Instrumente zum Testen, Messen und Demonstrieren. Wenn diese abgeschlossen sind, werden wir bereit sein, mit den großartigen wissenschaftlichen Programmen zu beginnen, auf die Astronomen und die Öffentlichkeit gleichermaßen sehnsüchtig warten. Wir sind fast da.“

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