A James Webb-űrteleszkóp Heidelberg technológiát tartalmaz

Művészeti nézet a Webb-ről egy Ariane 5 rakétán. (Szerzői jog: ESA / D. Ducros)

Munka a tisztatérben: a MIRI egy kombinált műszer, kamera és spektrométer. Fontos mechanikus alkatrészeket a Heidelbergi Max Planck Csillagászati Intézetben fejlesztettek ki és építettek meg. © Stephen Kill / STFC / Tisztatéri munka: a MIRI egy kombinált műszer, kamera és spektrométer. Fontos mechanikus alkatrészeket a Heidelbergi Max Planck Csillagászati Intézetben fejlesztettek ki és építettek meg. © Stephen Kill / STFC

Mozgó high-tech: A szűrőkerék teszi a MIRI-t tudományos műszerré. A fényképező optikai elemek kivételével a Max-Planck-Institut für Astronomie tervezte, építette, tesztelte ezt a alkatrészt. A 18 optikai elem szűrőket tartalmaz a hullámhossz-tartomány szűkítésére, koronográfokat a fényes objektumok lefedésére, valamint egy prizmat. © MPIA / A szűrőkerék teszi a MIRI-t tudományos műszerré. A fényképező optikai elemek kivételével a MPIA tervezte, építette, tesztelte a szűrőkerék. A 18 optikai elem szűrőket tartalmaz a hullámhossz tartomány szűkítésére, koronográfokat a fényes objektumok lefedésére és egy prizmat. © MPIA

Csoportkép a teleszkóp alatt: Ez a fotó a James Webb-konszern találkozója alkalmából készült, és bemutatja az űrmegfigyelő méreteit. Ennek a James Webb űrteleszkópnak a modellje megegyezik az eredeti méretével. © Őrs Hunor Detre / MPIA / Ez a fotó, amelyet a James Webb-konszern találkozója alkalmából készítettek, megmutatja a James Webb űrteleszkóp méreteit. Ennek a teleszkópnak a modellje az eredeti méretét tükrözi. © Őrs Hunor Detre / MPIA

A James Webb űrteleszkóp küldetése eddig sikeresen halad. A 2021 decemberében indított, a megfigyelési helyszínhez, az ún. Lagrange-pont L2-höz való utazás és több hónapos kalibrációs és tesztelési fázis után a „James Webb” most először küldi el a képeket. A műhold fedélzetén olyan alkatrészek találhatók, amelyeket a Max-Planck-Institut für Astronomie fejlesztett és épített. Ezek között van egy szűrőkerék, amely a Webb űrteleszkóp MIRI kameráját tudományos műszerré teszi, és amellyel az asztronómusok néhány legégetőbb kutatási kérdésre keresik a választ. Ez a hozzájárulás egy építőelem, amely a jövőben is segít megőrizni a Heidelbergi Intézet helyét az asztronómiai kutatás élvonalában.

2021. december 25-én, évtizedes tervezés, fejlesztés és építés után, valamint több késedelem után a James Webb (JWST) teleszkóp egy Ariane 5 rakétával indult el az európai űrközpontból, Kourouból, Francia-Guyanából. Két fedélzeti mérőeszköz közül a Max-Planck-Institut für Astronomie több kulcsfontosságú technikai alkatrészt szállított. A Heidelbergi Intézet az európai MIRI (Mid-InfraRed Instrument) konzorcium egyik fő partnere. Az intézet mérnökei, támogatva a Hensoldt céget Oberkochenben, többek között egy szűrőkeréket fejlesztettek a MIRI kamerához, valamint két rácskerék készült a MIRI spektrográfhoz.

„Saját technikai osztályainkkal, mint laborok, tervezőiroda és elektronikai, precíziós mechanikai műhelyek, évtizedek óta tapasztalatokat szereztünk műszerek építésében műholdak számára” – mondja Oliver Krause, az infravörös űrkutatás kutatócsoport vezetője a Heidelbergi Max-Planck-Institut für Astronomie igazgatója, aki a technikai hozzájárulásokért felelős. Ez a szakértelem most kulcsfontosságú a JWST összetett alkatrészeinek fejlesztésében is.

Emellett Krause csapata vezető szerepet tölt be a MIRI műszer elektromos rendszerének fejlesztésében. A MIRI az infravörös fény spektrumán fog működni, amely az öt és 28 mikrométer közötti hullámhosszakat öleli fel. Az eszköz annyira érzékeny, hogy képes lehet egy, a Jupiter holdjétől mintegy 700 millió kilométerre lévő gyertya fényét is észlelni.

Továbbá a Max-Planck-Institut für Astronomie részt vesz a NIRSpec (Nagy Infravörös Spektrográf) eszköz szűrő- és rácskerék fejlesztésében is. A NIRSpec a 0,6 és öt mikrométer közötti spektrális tartományt fed le.

Mindegyik ilyen ún. kriomekaniszmus – azaz mozgó alkatrészek, amelyek extrém hidegben működnek – akár -266 Celsius-fokos hőmérsékletet is elviselnek, amit külön hűtőberendezések érnek el. Ezeknél a körülményeknél a hagyományos munkafolyadékok és kenőanyagok nem működnének. A mechanizmusoknak pontosnak, tartósnak és legfőképp karbantartásmentesnek kell lenniük. „Mert javítórepülések, mint a Hubble űrteleszkóp esetében, nem lehetségesek a JWST esetében” – mondja Thomas Henning, a Max-Planck-Institut für Astronomie ügyvezető igazgatója. A James Webb-teleszkóp nem a Föld körül kering, hanem 1,5 millió kilométerre van a bolygónktól. Ezt a megfigyelési pozíciót 2022 január végén érte el a csillagvizsgáló.

A két említett JWST műszerhez az intézet és ipari partnerei által szállított műszaki alkatrészek már 2012/2013-ban sikeresen átmentek az NASA által végzett szigorú tesztkampányokon. Azóta az eszközök számos szigorú tesztet szenvedtek el. A Heidelbergi JWST csapat jelentős szerepet vállalt ezek előkészítésében, végrehajtásában és értékelésében az USA-ban, az NASA-nál. Emellett a csapat intenzíven részt vesz a jövőbeni adatfeldolgozó szoftver fejlesztésében a MIRI műszerhez.

A technikai hozzájárulásokért a részt vevő kutatóintézetek ún. GT-programokat (Guaranteed Time = garantált megfigyelési idő) kapnak cserébe. Ebben a csoportban Oliver Krause is vezető szerepet tölt be, részben vezetőként. Emellett a Max-Planck-Astronómusok és -Asztronómusnők jelentős részesedést szereztek a megfigyelési időből, amely minden kutató számára nyitott. Csak a legjobb programok kerülnek kiválasztásra a versenyen, a szűkös időforrásért folytatott értékelés során.

A MIRI műszer társigazgatójaként Thomas Henning egyik nagy tudományos projektet vezet ezzel az eszközzel. „Meg akarjuk tudni, milyen anyagokat találnak a bolygók születési helyein, a gáz- és porlemezeken, amelyeket fiatal csillagok körül találunk. Ehhez a MIRI spektrográffal feltárjuk a gáz és a por részecskék kémiai összetételét” – mondja a tudós. Néhány kutató az USA-ból az intézetéhez költözött, hogy a JWST segítségével világszínvonalú kutatást végezzenek. Laura Kreidberg, szintén a Max-Planck-Institut für Astronomie igazgatója, két megfigyelési javaslatot sikeresen nyújtott be, amelyek az exobolygók légkörének vizsgálatáról szólnak.

A James Webb űrteleszkóp 1996 óta fejlesztés alatt áll az amerikai NASA irányításával. A várható eredmények tekintetében a Hubble űrteleszkóp utódjának tekintik. Ez már több mint 30 éve lenyűgöző képeket és áttörő felfedezéseket szolgáltat. Ennek megfelelően magasak az elvárások a JWST-vel szemben.

Háttérinformációk

A MIRI-konzorcium tagállamai Belgium, Dánia, Németország, Franciaország, Írország, Hollandia, Svédország, Svájc, Spanyolország és az Egyesült Királyság. A JWST a NASA, az ESA és a kanadai CSA közös projektje.

A konzorcium munkáját nemzeti tudományos szervezetek finanszírozzák, Németországban a Max-Planck-Gesellschaft (MPG) és a Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). A részt vevő német intézmények a Heidelbergi Max-Planck-Institut für Astronomie, a Köln-i Egyetem és a Hensoldt AG Oberkochenben, korábban Carl Zeiss Optronics.