Ruimtevaartnieuws

Waarom de James Webb telescoop op 1,5 miljoen kilometer van de Aarde zal draaien

De 10 miljard dollar kostende Webb is aanzienlijk groter, veel complexer en veel krachtiger dan de Hubble Space Telescope. Die laatste bestudeert vanuit een baan om de Aarde al meer dan 30 jaar het heelal.

James Webb Telescope
Artist impression van de James Webb Telescope in de ruimte (credit: webbtelescope.org)

De nieuwe telescoop, waarvan de lancering voor vandaag 25 december 2021 om 13:20 uur Nederlandse tijd is voorzien, zal ook veel verder weg zijn. De telescoop wordt in het Zon-Aarde Lagrangepunt L2 geplaatst en dat is ongeveer 1,5 miljoen kilometer van de Aarde verwijderd. Dit punt is ook van de Zon af gericht.

Lagrangepunten zijn punten waar de zwaartekracht stabiel is en waar ruimtesondes min of meer geparkeerd kunnen worden waarbij ze met minimaal brandstofverbruik hun positie kunnen handhaven. Webb gaat echter niet voor die brandstofbesparing naar L2. Webb wordt in L2 geplaatst om de telescoop zo koel mogelijk te houden.

Webb is geoptimaliseerd om het heelal in infrarood licht waar te nemen. Dit zijn lange golflengtes die we ervaren als warmte (Hubble daarentegen bestudeert het heelal voornamelijk op zichtbare en ultraviolette golflengtes). Om de zwakste infrarode signalen op te kunnen vangen moeten de wetenschappelijke instrumenten van Webb ongelooflijk koud worden gehouden. De telescoop is daarvoor o.a. uitgerust met een vijf lagen dik zonnescherm dat, eenmaal uitgevallen, zo groot is als een tennisbaan.

Maar het zonnescherm biedt niet de vereiste bescherming als deze van de Zon af is gericht. En daar komt L2 om de hoek kijken. Het bijzondere aan deze baan is dat het de telescoop in lijn laat blijven met de Aarde terwijl deze om de Zon draait.

Hierdoor kan het grote zonnescherm van de ruimtesonde de telescoop beschermen tegen licht en warmte van de Zon en de Aarde (en de Maan). Dit is dan ook de reden waarom Webb in het tweede Lagrangepunt wordt geplaatst.

Als alles volgens plan verloopt dan opereren de wetenschappelijke instrumenten van Webb bij een temperatuur van ongeveer -225 °C. Aan de warme kant van Webb, daar waar de zonnepanelen, communicatieantenne en andere niet-wetenschappelijke spullen zich bevinden, zal de temperatuur ongeveer 88 °C bedragen.

Het temperatuurverschil tussen de koude en de warme zijde is enorm. Aan de warme kant kan je bijna water koken en aan de koude zijde bevriest stikstof.

Een ander belangrijk verschil tussen Hubble en Webb is de afstand tot L2. Hubble was ontworpen om door astronauten onderhouden te worden. Dat is tussen 1993 en 2009 dan ook tijdens vijf verschillende missies vanuit een spaceshuttle gebeurd. Vooral de eerste missie naar de Hubble was belangrijk omdat er toen een fout in de hoofdspiegel van de Hubble werd verholpen waardoor de eerste beelden van de telescoop teleurstellend wazig waren.

Maar 1,5 miljoen kilometer is veel te ver weg om er astronauten naar toe te sturen. Webb, met zijn spiegel van 6,5 meter bijna drie keer groter dan de Hubble, is in L2 op zichzelf aangewezen.

De Lagrange punten
De Lagrange punten tussen de Zon en de Aarde

Na de lancering zal Webb ongeveer 30 dagen nodig hebben om op zijn plaats van bestemming aan te komen. Eenmaal in een baan om L2, Webb zal daar ronddraaien en niet stil hangen, en volledig gecontroleerd zal de telescoop aan een ambitieus en gevarieerd waarneemprogramma beginnen. Webb zal de eerste sterren van het heelal en de eerste sterrenstelsels bestuderen. Daarnaast zal de telescoop snuffelen aan de atmosferen van nabije exoplaneten op zoek naar potentiële tekenen van leven. Maar de Webb zal nog voor veel meer andere onderzoeken worden ingezet.

Webb is niet de eerste ruimtesonde die in L2 terecht komt. Ook de Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) van de NASA functioneerde tussen 2001 en 2010 vanuit dit punt en de ESA plaatste de Herschel Space Telescope (2009-2013) en de Planck Space Telescope (2009-2013) in dit punt.

Andere ruimtesondes werden in L1 geplaatst. Dit punt bevindt zich op een afstand van ongeveer 1,5 miljoen kilometer in de richting van de Zon. In dit punt werden o.a. het Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) en het Deep Space Climate Observatory geplaatst.

In totaal zijn er vijf Zon-Aarde Lagrange punten. L3 bevindt zich op dezelfde hoogte als L1 en L2 maar bevindt zich aan de andere kant van de Zon. L4 en L5 bevinden zich respectievelijk 60° voor en achter de Aarde.

Eerste publicatie: 25 december 2021
Bron: space.com