James Webb Space Telescope

James Webb Space Telescope

Rendering van de volledig geïmplementeerde James Webb Space Telescope.
Namen	Volgende generatie Space Telescope (NGST; 1996–2002)
Missietype	Astronomie
Operator	STSCI (NASA)[1] / ESA / CSA
COSPAR ID	2021-130A
Satcat nee.	50463[2]
Website	Officiële website
Missieduur	10 maanden (verstreken) 5+1⁄2 Jaren (primaire missie)[3] 10 jaar (gepland) 20 jaar (verwacht leven)[4]
Ruimtevaartuigen
Fabrikant	Northrop Grumman Balruimte L3Harris[1]
Lanceer massa	6,161,4 kg (13.584 lb)[5]
Dimensies	20.197 m × 14.162 m (66,26 ft × 46,46 ft), Sunshield
Stroom	2 kw
Start van missie
Lanceerdatum	25 december 2021, 12:20 UTC
Raket	Ariane 5 ECA (VA256)
Lanceringssite	Center Ruimtelijke Guyanais, ELA-3
Aannemer	Arianespace
Ingevoerde service	12 juli 2022
Orbitale parameters
Referentie systeem	Sun - Earth L2 baan
Regime	Halo -baan
Periapsis hoogte	250.000 km (160.000 km)[6]
Apoapsis hoogte	832.000 km (517.000 km)[6]
Periode	6 maanden
Hoofdtelescoop
Type	Korsch Telescoop
Diameter	6,5 m (21 ft)
Brandpuntsafstand	131,4 m (431 ft)
Focusverhouding	f/20.2
Verzamelruimte	25,4 m2 (273 m²)[7]
Golflengten	0,6-28,3 μm (oranje tot midden-infrarood)
Transponder
Band	S-band, telemetrie en telecommand Ka-band, Science Data Downlink
Bandbreedte	S-band omhoog: 16 kbit/s S-band omlaag: 40 kbit/s Ka-Band Down: maximaal 28 Mbit/s
Instrumenten
FGS-Niriss Miri Nircam Nirspec
Elementen
Integrated Science Instrument Module Optisch telescoopelement Ruimtevaartuigen (Bus en Zonnescherm)
James Webb Space Telescope Mission Logo

De James Webb Space Telescope (Jwst) is een ruimtetelescoop die leidt Infraroodstronomie. Als de grootste optische telescoop in de ruimte, kunnen de hoge resolutie en gevoeligheid objecten te oud bekijken, verreof flauw voor de Hubble Space Telescope. Dit zal onderzoeken op vele gebieden mogelijk maken astronomie en kosmologie, zoals observatie van de Eerste sterren, de Vorming van de eerste sterrenstelselsen gedetailleerde atmosferische karakterisering van potentieel bewoonbare exoplaneten.^[8][9]

De VS National Aeronautics and Space Administration (NASA) leidde het ontwerp en de ontwikkeling van JWST en werkte samen met twee hoofdbureaus: de European Space Agency (ESA) en de Canadian Space Agency (CSA). De NASA Goddard Space Flight Center (GSFC) in Maryland beheerde telescoopontwikkeling, de Space Telescope Science Institute in Baltimore op de Homewood Campus van Johns Hopkins University exploiteert JWST, en de prime -aannemer was Northrop Grumman. De Telescoop is genoemd na James E. Webb, wie was de Beheerder van NASA van 1961 tot 1968 tijdens de Kwik, Tweeling, en Apollo -programma's.

De James Webb Space Telescope werd op 25 december 2021 gelanceerd op een Ariane 5 raket van Kourou, Frans Guyana, en arriveerde bij de zon - de aarde L₂ Lagrange Point in januari 2022. De eerste JWST -afbeelding werd vrijgegeven aan het publiek via een persconferentie op 11 juli 2022.^[10]

JWST's primaire spiegel bestaat uit 18 zeshoekig spiegelsegmenten Gemaakt van vergulde beryllium, die gecombineerd een spiegel van 6,5 meter diameter (21 ft) creëren, vergeleken met Hubble's 2,4 m (7 ft 10 in). Dit geeft jwst a lichte verzamelruimte van ongeveer 25 vierkante meter, ongeveer zes keer die van Hubble. In tegenstelling tot Hubble, die in de Dichtbij ultraviolet en zichtbaar (0,1 tot 0,8 μm), en bijna infrarood (0,8 - 2,5 μm)^[11] Spectra, JWST observeert in een lagere frequentiebereik, van zichtbaar lange golflengte licht (rood) door midden-infrarood (0,6-28,3 μm). De telescoop moet extreem koud worden gehouden, onder 50 K (−223 ° C; −370 ° F), zodat het infraroodlicht uitgestoten Door de telescoop zelf interfereert niet met het verzamelde licht. Het wordt ingezet in een zonne -baan bij de zon - de aarde L₂ Lagrange Point, ongeveer 1,5 miljoen kilometer (930.000 km) van de aarde, waar zijn vijflaagse zonnescherm Beschermt het tegen opwarming door de zon, aarde en maan.

Eerste ontwerpen voor de telescoop, vervolgens de volgende generatie ruimtetelescoop genoemd, begon in 1996. Twee conceptstudies werden in 1999 in gebruik genomen, voor een mogelijke lancering in 2007 en een budget van US $ 1 miljard. Het programma werd geplaagd met enorme kostenoverschrijdingen en vertragingen; Een groot herontwerp in 2005 leidde tot de huidige aanpak, waarbij de bouw in 2016 was voltooid tegen een totale kosten van US $ 10 miljard. De hoge inzet aard van de lancering en de complexiteit van de telescoop werden opgemerkt door de media, wetenschappers en ingenieurs.

Functies

De James Webb Space Telescope heeft een massa die ongeveer de helft is Hubble Space Telescope's Mass. De JWST heeft een 6,5-meter (21 ft) -diameter goud-gecoat beryllium primaire spiegel bestaande uit 18 afzonderlijke zeshoekige spiegels. De spiegel heeft een gepolijst oppervlakte van 26,3 m² (283 m²), waarvan 0,9 m² (9,7 m²) wordt verdoezeld door de secundaire ondersteuningsstoten,^[12] Met een totaal verzameloppervlak van 25,4 m² (273 m²). Dit is meer dan zes keer groter dan het verzameloppervlak van Hubble's spiegel van 2,4 meter (7,9 ft), met een verzameloppervlak van 4,0 m² (43 m²). De spiegel heeft een gouden coating om infrarood te bieden reflectiviteit En dit wordt bedekt met een dunne laag glas voor duurzaamheid.^[13]

JWST is voornamelijk ontworpen voor Bijna-infrarood astronomie, maar kan ook oranje en rood zichtbaar licht zien, evenals het midden-infraroodgebied, afhankelijk van het instrument.^[8][9] Het kan objecten tot 100 keer zwakker detecteren dan Hubble CAN, en objecten veel eerder in de Geschiedenis van het universum, terug naar roodverschuiving Z≈20 (ongeveer 180 miljoen jaar Kosmische tijd na de Oerknal).^[14] Ter vergelijking, de vroegste sterren Men denkt dat ze zich hebben gevormd tussen z≈30 en z≈20 (100-180 miljoen jaar kosmische tijd),^[15] En de eerste sterrenstelsels hebben zich mogelijk gevormd rond roodverschuiving z≈15 (ongeveer 270 miljoen jaar kosmische tijd). Hubble is niet in staat om verder terug te zien dan heel vroeg herionisatie^[16][17] op ongeveer z≈11.1 (Galaxy GN-Z11, 400 miljoen jaar kosmische tijd).^[18][19][14]

Het ontwerp benadrukt om verschillende redenen bijna tot middeninfrarood:

• hoog-roodverschuiving (heel vroeg en verre) objecten hebben hun zichtbare emissies in de infrarood verschoven, en daarom kan hun licht vandaag alleen worden waargenomen via infrarood astronomie;^[11]
• Infraroodlicht gaat gemakkelijker door stofwolken dan zichtbaar licht;^[11]
• koudere objecten zoals puinschijven en planeten stoten het sterkst uit in de infrarood;
• Deze infraroodbanden zijn moeilijk te bestuderen vanaf de grond of door bestaande ruimtetelescopen zoals Hubble.

Op de grond gebaseerde telescopen moeten door de atmosfeer van de aarde kijken, die ondoorzichtig is in veel infraroodbanden (zie figuur rechts). Zelfs wanneer de atmosfeer transparant is, bestaan ​​veel van de beoogde chemische verbindingen, zoals water, koolstofdioxide en methaan, ook in de de atmosfeer van de aarde, enorm complicerende analyse. Bestaande ruimtetelescopen zoals Hubble kunnen deze banden niet bestuderen, omdat hun spiegels onvoldoende koel zijn (de Hubble -spiegel wordt op ongeveer 15 ° C gehouden [288 K; 59 ° F]), wat betekent dat de telescoop zelf sterk straalt in de relevante infraroodbanden.^[20]

JWST kan ook objecten in de Zonnestelsel onder een hoek van meer dan 85 ° van de zon en met een schijnbare hoekige bewegingssnelheid Minder dan 0,03 boog seconden per seconde.^[a] Dit omvat Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptunus, Pluto, hun satellieten, en kometen, asteroïden en Kleine planeten op of voorbij de baan van Mars. JWST heeft de bijna-IR- en midden-IR-gevoeligheid om vrijwel alle bekende te kunnen observeren Kuiper -riemobjecten.^[15][23] Bovendien kan het binnen 48 uur na een beslissing om dit te doen, zoals een beslissing waarnemen, zoals, zoals supernovae en Gamma Ray Bursts.^[15]

• 

  Driekwart weergave van de top

• 

  Bodem (op de zon gerichte zijde)

Locatie en baan

JWST werkt in een halo -baan, rond een punt in de ruimte die bekend staat als de zon - aarde L₂ Lagrange Point, ongeveer 1500.000 km (930.000 km) voorbij de baan van de aarde rond de zon. De werkelijke positie varieert tussen ongeveer 250.000 en 832.000 km (155.000 - 517.000 km) van L₂ Terwijl het draait, houden het uit zowel de aarde als de schaduw van de maan. Ter vergelijking, hubble banen 550 km (340 km) boven het aardoppervlak, en de maan ligt ongeveer 400.000 km (250.000 km) van de aarde. Objecten in de buurt van deze zon - de aarde L₂ Punt kan de zon in synchroniseren met de aarde draaien, waardoor de telescoop op een ongeveer constante afstand kan blijven^[24] met continue oriëntatie van zijn unieke zonnescherm en apparatuur bus naar de Zon, Aarde en Maan. Gecombineerd met zijn brede schaduw-vermijdende baan, kan de telescoop tegelijkertijd inkomende hitte en licht van alle drie deze lichamen blokkeren en zelfs de kleinste veranderingen in de temperatuur van de aarde en maanschaduwen vermijden die de structuur zouden beïnvloeden, maar toch ononderbroken zonne-energie en nog steeds behouden Aarde communicatie aan zijn zonovergoten kant. Deze opstelling houdt de temperatuur van het ruimtevaartuig constant en onder de 50 K (−223 ° C; −370 ° F) nodig voor zwakke infraroodobservaties.^[25][26]

Sunshield -bescherming

Om observaties te doen in de infrarood spectrum, JWST moet worden gehouden onder 50 K (−223.2 ° C; −369,7 ° F); Anders zou infraroodstraling van de telescoop zelf zijn instrumenten overweldigen. Zijn grote zonnescherm blokkeert licht en warmte van de Zon, Aarde, en Maan, en zijn positie in de buurt van de zon - aarde L₂ Houd alle drie de lichamen te allen tijde aan dezelfde kant van het ruimtevaartuig.^[27] Zijn halo -baan rond de L₂ punt Vermijdt de schaduw van de aarde en de maan en behoudt een constante omgeving voor de zonnescherm- en zonnepanelen.^[24] De resulterende stabiele temperatuur voor de structuren aan de donkere kant is van cruciaal belang voor het handhaven van de precieze uitlijning van de primaire spiegelsegmenten.^[25]

De vijflaags zonnescherm, elke laag zo dun als een menselijk haar,^[28] is gemaakt van Kapton E film, bedekt met aluminium aan beide zijden en een laag van gedoteerd silicium Aan de zon-gerichte zijde van de twee heetste lagen om de warmte van de zon weer in de ruimte te reflecteren.^[25] Accidentele tranen van de delicate filmstructuur tijdens de implementatietests in 2018 leidden tot verdere vertragingen naar de telescoop.^[29]

De zonnescherm is ontworpen om twaalf keer te worden gevouwen (concertina -stijl) zodat deze past in de Ariane 5 Rocket's payload kuip, die een diameter van 4,57 m (15,0 ft) en 16,19 m (53,1 ft) lang heeft. De volledig ingezette afmetingen van het schild werden gepland als 14.162 m × 21.197 m (46,46 ft × 69,54 ft).^[30]

Houden in de schaduw van de zonnescherm beperkt de inzicht van JWST op elk gewenst moment. De telescoop kan 40 procent van de lucht zien vanuit elke positie, maar kan de hele lucht over een periode van zes maanden zien.^[31]

Optiek

JWST's primaire spiegel is een 6,5 m (21 ft) -diameter goud gecoate berylliumreflector met een verzameloppervlak van 25,4 m² (273 m²). Als het was ontworpen als een enkele grote spiegel, zou het te groot zijn geweest voor bestaande lanceervoertuigen. De spiegel bestaat daarom uit 18 zeshoekige segmenten (een techniek die wordt ontwikkeld door Guido Horn d'Arturo), die zich ontvouwde nadat de telescoop werd gelanceerd. Afbeeldingsvlak Golfafstand detectie door Fase ophalen wordt gebruikt om de spiegelsegmenten op de juiste locatie met behulp van zeer precieze micro-motoren. Na deze initiële configuratie hebben ze slechts om de paar dagen af ​​en toe een updates nodig om een ​​optimale focus te behouden.^[32] Dit is anders dan terrestrische telescopen, bijvoorbeeld de Keck -telescopen, die hun spiegelsegmenten voortdurend aanpassen Actieve optiek om de effecten van zwaartekracht en windbelasting te overwinnen.^[33] De Webb -telescoop gebruikt 132 kleine motoren (genoemd actuators) om de optiek af en toe aan te passen.^[34] De actuatoren kunnen de spiegel positioneren met 10nanometer nauwkeurigheid.^[35]

Het optische ontwerp van JWST is een drie-miruror anastigmat,^[36] die gebruik maakt van gebogen secundaire en tertiaire spiegels om afbeeldingen te leveren die gratis zijn optische afwijkingen over een breed veld. De secundaire spiegel heeft een diameter van 0,74 m (2,4 ft). Bovendien is er een fijne stuurspiegel die zijn positie vele malen per seconde kan aanpassen om te voorzien beeldstabilisatie. Foto's genomen door de JWST hebben er zes stekels Plus twee zwakkere ones vanwege de spin die de secundaire spiegel ondersteunt.^[37]

Wetenschappelijke instrumenten

De Integrated Science Instrument Module (ISIM) is een raamwerk dat elektrische stroom, computerbronnen, koelmogelijkheden en structurele stabiliteit voor de Webb -telescoop biedt. Het is gemaakt met gebonden grafiet-epoxycomposiet bevestigd aan de onderkant van de telescoopstructuur van Webb. De ISIM bevat de vier wetenschapsinstrumenten en een geleidecamera.^[38]

• Nircam (Nabij infraroodcamera) is een infrarood imager die spectrale dekking heeft, variërend van de rand van het zichtbare (0,6 μm) tot de nabije infrarood (5 μm).^[39][40] Er zijn 10 sensoren elk van de 4 megapixels. Nircam dient als de golffrontsensor van het Observatorium, die vereist is voor golvende detectie- en besturingsactiviteiten, gebruikt om de hoofdspiegelsegmenten uit te lijnen en te focussen. Nircam werd gebouwd door een team onder leiding van de Universiteit van Arizona, met hoofdonderzoeker Marcia J. Rieke.^[41]
• Nirspec (In de buurt van infraroodspectrograaf) presteert spectroscopie over hetzelfde golflengtebereik. Het werd gebouwd door het European Space Agency bij Estec in Noordwijk, Nederland. Het toonaangevende ontwikkelingsteam omvat leden van Airbus -verdediging en ruimte, Ottobrunn en Friedrichshafen, Duitsland en de Goddard Space Flight Center; met Pierre Ferruit (École normale supérieure de lyon) als NIRSPEC Project Scientist. Het NIRSPEC-ontwerp biedt drie waarnemingsmodi: een modus met lage resolutie met behulp van een prisma, een R ~ 1000 multi-object-modus en een R ~ 2700 integrale veldeenheid of een lange speurspectroscopiemodus. Het schakelen van de modi wordt gedaan door een golflengteconselectmechanisme te bedienen dat het filterwiel -assemblage wordt genoemd en een overeenkomstig dispersief element (prisma of rooster) te selecteren met behulp van het roosterwielassemblagemechanisme. Beide mechanismen zijn gebaseerd op de succesvolle isophotwielmechanismen van de Infraroodruimte Observatorium. De multi-object-modus is gebaseerd op een complex micro-shutter-mechanisme om gelijktijdige observaties van honderden individuele objecten overal in het gezichtsveld van Nirspec mogelijk te maken. Er zijn twee sensoren elk van de 4 megapixels.^[42]
• Miri (Midden-infrarood instrument) meet het golflengte van het midden tot de lange infrarood van 5 tot 27 μm.^[43][44] Het bevat zowel een Midden-infraroodcamera en een beeldvorming spectrometer.^[45] Miri werd ontwikkeld als een samenwerking tussen NASA en een consortium van Europese landen, en wordt geleid door George Rieke (Universiteit van Arizona) en Gillian Wright (UK Astronomy Technology Center, Edinburgh, Schotland).^[41] De temperatuur van de MIRI mag niet hoger zijn dan 6 K (−267 ° C; −449 ° F): een mechanische koeler van heliumgas geplaatst aan de warme kant van het omgevingsschild zorgt voor deze koeling.^[46]
• FGS/Niriss (Fijne begeleidingsensor en bijna infrarood imager en spleetloze spectrograaf), geleid door de Canadian Space Agency Onder projectwetenschapper John Hutchings (Herzberg Astronomy and Astrophysics Research Center), wordt gebruikt om de zichtlijn van het observatorium te stabiliseren tijdens wetenschapsobservaties. Metingen door de FGS worden zowel gebruikt om de algehele oriëntatie van het ruimtevaartuig te regelen als om de fijne stuurspiegel aan te drijven voor beeldstabilisatie. Het Canadese Space Agency bood ook een bijna infrarood imager en spleetloze spectrograaf (Niriss) -module voor astronomische beeldvorming en spectroscopie in het golflengtebereik van 0,8 tot 5 urn, geleid door hoofdonderzoeker René Doyon bij de Université de Montréal.^[41] Hoewel ze vaak samen worden genoemd als een eenheid, dienen de Niriss en FG's geheel verschillende doeleinden, waarbij de ene een wetenschappelijk instrument is en de andere deel uitmaakt van de ondersteuningsinfrastructuur van het observatorium.^[47]

Nircam en miri hebben een sterrenlichtblokkering coronagraphs voor observatie van vage doelen zoals Extrasolaire planeten en Conditellar schijven heel dicht bij heldere sterren.^[44]

Ruimtevaartuigen

De ruimtevaartuigen is de primaire ondersteuningscomponent van de James Webb Space Telescope, het hosten van een veelvoud aan computergebruik, communicatie, elektrisch vermogen, aandrijving en structurele onderdelen.^[48] Samen met de zonnescherm vormt het het ruimtevaartuigselement van de ruimtetelescoop.^[49][50] De ruimtevaartuigbus bevindt zich aan de zonovergoten "warme" kant van de zonnescherm en werkt bij een temperatuur van ongeveer 300 K (27 ° C; 80 ° F).^[49]

De structuur van de ruimtevaartuigbus heeft een massa van 350 kg (770 lb) en moet de ruimtevaarttelescoop van 6.200 kg (13.700 lb) ondersteunen. Het is voornamelijk gemaakt van grafietcomposietmateriaal.^[51] Het werd geassembleerd Californië, assemblage werd voltooid in 2015 en vervolgens moest het worden geïntegreerd met de rest van de ruimtetelescoop voorafgaand aan de lancering van 2021. De ruimtevaartuigbus kan de telescoop roteren met een wijzende precisie van één arcsecond, en isoleert trillingen tot twee milliarcseconden.^[52]

Webb heeft twee paar raketmotoren (één paar voor redundantie) om cursuscorrecties te maken op weg naar L₂ en voor stationsbehouden- Het handhaven van de juiste positie in de halo -baan. Acht kleinere boegschroeven worden gebruikt houdingcontrole- Het juiste aanwijzing van het ruimtevaartuig.^[53] De motoren gebruiken hydrazine brandstof (159 liter of 42 Amerikaanse gallons bij de lancering) en dinitrogen tetroxide als oxidatiemiddel (79,5 liter of 21,0 Amerikaanse gallons bij de lancering).^[54]

Onderhoud

JWST is niet bedoeld om in de ruimte te worden onderhouden. Een bemanningsmissie om het observatorium te repareren of te upgraden, zoals voor Hubble werd gedaan, zou momenteel niet mogelijk zijn,^[55] En volgens NASA Associate Administrator Thomas Zurbuchen, ondanks de beste inspanningen, bleek een losgekeurde externe missie buiten de huidige technologie te liggen op het moment dat JWST werd ontworpen.^[56] Tijdens de lange JWST -testperiode verwezen NASA -functionarissen naar het idee van een servicemissie, maar er werden geen plannen aangekondigd.^[57][58] Sinds de succesvolle lancering heeft NASA verklaard dat er toch beperkte accommodatie is gemaakt om toekomstige servicemissies te vergemakkelijken. Deze accommodaties omvatten precieze begeleidingsmarkeringen in de vorm van kruisen op het oppervlak van JWST, voor gebruik door externe onderhoudsmissies, evenals bijvulbare brandstoftanks, verwijderbare warmtebeschermers en toegankelijke bevestigingspunten.^[59][56]

Vergelijking met andere telescopen

Het verlangen naar een grote infraroodruimte -telescoop volgt tientallen jaren terug. In de Verenigde Staten, de Space Infrared Telescope Facility (later de Spitzer Space Telescope) was gepland terwijl de space shuttle in ontwikkeling was, en het potentieel voor infrarood -astronomie werd op dat moment erkend.^[60] In tegenstelling tot grondtelescopen waren ruimteobservatoria vrij van atmosferische absorptie van infraroodlicht. Ruimteobservatoria openden een hele "nieuwe lucht" voor astronomen.

De ijle atmosfeer boven de 400 km nominale vluchthoogte heeft geen meetbare absorptie, zodat detectoren die bij alle golflengten werken van 5 μm tot 1000 μm een ​​hoge radiometrische gevoeligheid kunnen bereiken.

-S. G. McCarthy en G. W. Autio, 1978.^[60]

Infraroodtelescopen hebben echter een nadeel: ze moeten extreem koud blijven, en hoe langer de golflengte van infrarood, hoe kouder ze moeten zijn. Zo niet, dan overweldigt de achtergrondwarmte van het apparaat zelf de detectoren, waardoor het effectief blind wordt. Dit kan worden overwonnen door een zorgvuldig ontwerp van ruimtevaartuigen, met name door de telescoop in een Dewar met een extreem koude substantie, zoals vloeibaar helium. De koelvloeistof zal langzaam verdampen, waardoor de levensduur van het instrument zo kort tot een paar maanden tot een paar jaar wordt beperkt.^[20]

In sommige gevallen is het mogelijk om een ​​temperatuur laag genoeg te behouden door het ontwerp van het ruimtevaartuig om bijna-infrarood-observaties mogelijk te maken zonder een toevoer van koelvloeistof, zoals de uitgebreide missies van Spitzer Space Telescope en Breed-field infraroodonderzoek explorer, die op verminderde capaciteit werkte na uitputting van koelvloeistoffen. Een ander voorbeeld is dat van Hubble Dichtbij infraroodcamera en multi-object spectrometer (NICMOS) instrument, dat begon met het gebruik van een blok van stikstofijs Dat werd na een paar jaar uitgeput, maar werd vervolgens vervangen tijdens de STS-109 Missie onderhouden met een cryocooler dat werkte continu. De James Webb Space Telescope is ontworpen om zichzelf te koelen zonder een Dewar, met behulp van een combinatie van zonneschermen en radiatoren, met het midden-infrarood-instrument met behulp van een extra cryocooler.^[61]

Geselecteerde ruimtetelescopen en instrumenten^[62]

Naam	Lanceerjaar	Golflengte (μm)	Opening (m)	Koeling
Spacelab Infrared Telescope (IRT)	1985	1.7–118	0,15	Helium
Infraroodruimte Observatorium (ISO)[63]	1995	2.5–240	0,60	Helium
Hubberen Space Telescope Imaging Spectrograph (Soa's)	1997	0.115–1.03	2.4	Passief
Hubberen Dichtbij infraroodcamera en multi-object spectrometer (Nicmos)	1997	0.8–2.4	2.4	Stikstof, later cryocooler
Spitzer Space Telescope	2003	3–180	0,85	Helium
Hubberen Brede veldcamera 3 (WFC3)	2009	0.2–1.7	2.4	Passief en thermo-elektrisch[64]
Herschel Space Observatory	2009	55–672	3.5	Helium
James Webb Space Telescope	2021	0.6–28.5	6.5	Passief, en cryocooler (Miri)

JWST's vertragingen en kostenstijgingen zijn vergeleken met die van zijn voorganger, de Hubble Space Telescope. Toen Hubble formeel begon in 1972, had het een geschatte ontwikkelingskosten van US $ 300 miljoen (of ongeveer US $ 1 miljard in constante dollars van 2006), maar tegen de tijd dat het in 1990 in een baan werd gestuurd, waren de kosten ongeveer vier keer dat. Bovendien verhoogden nieuwe instrumenten en servicemissies de kosten tot ten minste US $ 9 miljard in 2006.^[65]

Ontwikkelingsgeschiedenis

Achtergrond (ontwikkeling tot 2003)

Belangrijke mijlpalen

Jaar	Mijlpaal
1996	De volgende generatie Space Telescope Project voor het eerst voorgesteld (spiegelgrootte: 8 m)
2001	Nexus Space Telescope, een voorloper van de volgende generatie ruimtetelescoop, geannuleerd[66]
2002	Voorgesteld project hernoemde James Webb Space Telescope, (spiegelgrootte gereduceerd tot 6 m)
2003	Northrop Grumman Contract toegekend om telescoop te bouwen
2007	Memorandum van begrip ondertekend tussen NASA en ESA[67]
2010	Mission Critical Design Review (MCDR) geslaagd
2011	Voorgesteld annuleren
2016	Eindassemblage voltooid
2021	Launch

Discussies over een Hubble-vervolg begonnen in de jaren tachtig, maar de serieuze planning begon in het begin van de jaren negentig.^[68] De Hi-Z Telescoopconcept werd ontwikkeld tussen 1989 en 1994:^[69] Een volledig verbijsterd^[b] 4 m (13 ft) diafragma infrarood telescoop die zou teruggaan naar een baan op 3 Astronomische eenheid (AU).^[70] Deze verre baan zou hebben geprofiteerd van minder lichtgeluid van Zodiacaal stof.^[70] Andere vroege plannen vroegen om een ​​Nexus Precursor Telescope Mission.^[71][72]

Het corrigeren van de gebrekkige optiek van de Hubble Space Telescope speelde in zijn eerste jaren een belangrijke rol bij de geboorte van de JWST. In 1993 heeft NASA uitgevoerd STS-61, De Space Shuttle Mission die de camera van HST heeft vervangen en A installeerde een retrofit voor zijn beeldspectrograaf om de Sferische aberratie in zijn primaire spiegel.

Het HST & Beyond Committee werd in 1994 opgericht "om mogelijke missies en programma's te bestuderen voor optisch-ultraviolette astronomie in de ruimte gedurende de eerste decennia van de 21ste eeuw."^[73] Aangemoedigd door het succes van HST, onderzocht het rapport uit 1996 het concept van een grotere en veel koudere, infraroodgevoelige telescoop die in kosmische tijd zou kunnen reiken tot de geboorte van de eerste sterrenstelsels. Dit wetenschappelijke doel van de hoge prioriteit was het vermogen van de HST te boven, omdat het als een warme telescoop verblind wordt door infraroodemissie van zijn eigen optische systeem. Naast aanbevelingen om de HST -missie uit te breiden tot 2005 en om technologieën te ontwikkelen voor het vinden van planeten rond andere sterren, omarmde NASA de belangrijkste aanbeveling van HST & Beyond^[74] Voor een grote, koude ruimte -telescoop (radiatief gekoeld ver onder 0 ° C), en begon het planningsproces voor de toekomstige JWST.

Voorbereiding op de 2000 Astronomie en astrofysica Decadal Survey (Een literatuuronderzoek geproduceerd door de Nationale onderzoeksraad van de Verenigde Staten Dat omvat het identificeren van onderzoeksprioriteiten en het doen van aanbevelingen voor het komende decennium) omvatte verdere ontwikkeling van het wetenschappelijke programma voor wat bekend werd als de volgende generatie ruimtetelescoop,^[75] en vooruitgang in relevante technologieën van NASA. Toen het volwassen werd, werd het bestuderen van de geboorte van sterrenstelsels in het jonge universum en het zoeken naar planeten rond andere sterren - de belangrijkste doelen werden samengevoegd als "oorsprong" door HST & Beyond werd prominent.

Zoals gehoopt, ontving de NGST de hoogste rangorde in de 2000 Decadal Survey.^[76]

Een Beheerder van NASA, Dan Goldin, bedacht de uitdrukking "sneller, beter, goedkoper", en koos voor de volgende grote paradigmaverschuiving voor astronomie, namelijk het breken van de barrière van een enkele spiegel. Dat betekende van" het elimineren van bewegende delen "naar" leren leven met bewegende delen "(d.w.z. gesegmenteerde optiek). Met het doel om de masserdichtheid tienvoudig te verminderen, silicium carbide Met een zeer dunne laag glas bovenop werd eerst bekeken, maar beryllium werd aan het einde geselecteerd.^[68]

Het tijdperk uit het midden van de jaren negentig van "sneller, beter, goedkoper" produceerde het NGST-concept, met een opening van 8 m (26 ft) om naar te worden gevlogen L₂, ongeveer naar schatting kost het US $ 500 miljoen.^[77] In 1997 werkte NASA met het Goddard Space Flight Center,^[78] Ball Aerospace & Technologies,^[79] en Trw^[80] om technische vereisten en kostenstudies van de drie verschillende concepten uit te voeren, en in 1999 geselecteerd Lockheed Martin^[81] en TRW voor voorlopige conceptstudies.^[82] De lancering was op dat moment gepland voor 2007, maar de lanceringsdatum werd vele malen teruggeduwd (zie tafel verderop).

In 2002 werd het project omgedoopt tot NASA's tweede beheerder (1961-1968), James E. Webb (1906–1992).^[83] Webb leidde het bureau tijdens de Apollo -programma en vestigde wetenschappelijk onderzoek als een kern -NASA -activiteit.^[84]

In 2003 heeft NASA TRW de US $ 824,8 miljoen Prime -contract voor JWST toegekend. Het ontwerp riep op tot een de-scoped 6,1 m (20 ft) primaire spiegel en een lanceringsdatum van 2010.^[85] Later dat jaar werd TRW overgenomen door Northrop Grumman in een vijandig bod en werd Northrop Grumman Space Technology.^[82]

Early Development and Replanning (2003–2007)

Ontwikkeling werd beheerd door NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, met John C. Mather als zijn projectwetenschapper. De primaire aannemer was Northrop Grumman Aerospace Systems, verantwoordelijk voor het ontwikkelen en bouwen van het ruimtevaartuigelement, waaronder de satellietbus, Sunshield, Implementable Tower Assembly (DTA) die de Optisch telescoopelement naar de ruimtevaartuigbus, en de Mid Boom Assembly (MBA) die helpt om de grote zonneschermen op een baan om de baan te implementeren,^[86] terwijl Ball Aerospace & Technologies is onderaangenomen om de OTE zelf te ontwikkelen en te bouwen, en de Integrated Science Instrument Module (ISIM).^[38]

Kostengroei onthuld in het voorjaar van 2005 leidde tot een herplanning van augustus 2005.^[87] De primaire technische resultaten van de herplanning waren belangrijke veranderingen in de integratie- en testplannen, een lancering van 22 maanden (van 2011 tot 2013) en eliminatie van testen op systeemniveau voor observatoriummodi bij golflengte korter dan 1,7 μm. Andere belangrijke kenmerken van het observatorium waren ongewijzigd. Na het herplanning werd het project onafhankelijk beoordeeld in april 2006.

In het herplan van 2005 werden de levenscycluskosten van het project geschat op US $ 4,5 miljard. Dit bestond uit ongeveer US $ 3,5 miljard voor ontwerp, ontwikkeling, lancering en inbedrijfstelling, en ongeveer US $ 1,0 miljard voor tien jaar operaties.^[87] De ESA stemde in 2004 in om ongeveer € 300 miljoen bij te dragen, inclusief de lancering.^[88] De Canadian Space Agency CA $ 39 miljoen toegezegd in 2007^[89] en in 2012 leverde zijn bijdragen in apparatuur om de telescoop te wijzen en atmosferische omstandigheden op verre planeten te detecteren.^[90]

Gedetailleerd ontwerp en constructie (2007–2021)

In januari 2007 hebben negen van de tien technologieontwikkelingsitems in het project met succes een niet-advocate review aangenomen.^[91] Deze technologieën werden voldoende volwassen geacht om aanzienlijke risico's in het project met pensioen te gaan. Het resterende technologieontwikkelingsitem (het Miri Cryocooler) voltooide de mijlpaal van de technologische rijping in april 2007. Deze technologische beoordeling vertegenwoordigde de beginstap in het proces dat uiteindelijk het project verplaatste naar zijn gedetailleerde ontwerpfase (fase C). Tegen mei 2007 waren de kosten nog op doel.^[92] In maart 2008 voltooide het project met succes zijn voorlopige ontwerpbeoordeling (PDR). In april 2008 heeft het project de niet-Advocate Review aangenomen. Andere doorgegeven beoordelingen zijn de Integrated Science Instrument Module Review in maart 2009, de Optisch telescoopelement Review voltooid in oktober 2009 en de Sunshield Review is voltooid in januari 2010.^[93]

In april 2010 heeft de telescoop het technische deel van zijn Mission Critical Design Review (MCDR) doorgegeven. Het passeren van de MCDR betekende dat het geïntegreerde observatorium kan voldoen aan alle wetenschaps- en engineeringvereisten voor zijn missie.^[94] De MCDR omvatte alle eerdere ontwerprecensies. Het projectschema onderging een beoordeling gedurende de maanden na de MCDR, in een proces genaamd het Independent Comprehensive Review Panel, dat leidde tot een herplan van de missie die streefde naar een lancering van 2015, maar al in 2018. Tegen 2010, kosten over- Runs hadden invloed op andere projecten, hoewel JWST zelf op schema bleef.^[95]

Tegen 2011 was het JWST -project in de uiteindelijke ontwerp- en fabricagefase (fase C).

Assemblage van de zeshoekige segmenten van de primaire spiegel, die werd gedaan via robotarm, begon in november 2015 en werd voltooid op 3 februari 2016. De secundaire spiegel werd geïnstalleerd op 3 maart 2016.^[96][97] De laatste bouw van de Webb -telescoop werd voltooid in november 2016, waarna uitgebreide testprocedures begonnen.^[98]

In maart 2018 vertraagde NASA de lancering van JWST nog eens 2 jaar tot mei 2020 nadat de zonnescherm van de telescoop tijdens een oefening van de praktijk had gescheurd en de kabels van de Sunshield niet voldoende werden aangescherpt. In juni 2018 vertraagde NASA de lancering met nog eens 10 maanden tot maart 2021, op basis van de beoordeling van de Independent Review Board bijeengeroepen na de mislukte testimplementatie van maart 2018.^[99] Uit de beoordeling bleek dat JWST -lancering en implementatie 344 potentieel hadden single-point storingen - Taken die geen alternatief of herstelmiddelen hadden als ze niet succesvol waren, en daarom moesten slagen om de telescoop te laten werken.^[100] In augustus 2019 was de mechanische integratie van de telescoop voltooid, iets dat 12 jaar eerder zou worden gedaan in 2007.^[101]

Nadat de bouw was voltooid, onderging JWST definitieve tests in een Northrop Grumman -fabriek in Redondo Beach, Californië.^[102] Een schip met de telescoop verliet Californië op 26 september 2021, ging door de Panama kanaal, en arriveerde erin Frans Guyana op 12 oktober 2021.^[103]

Kosten- en planningsproblemen

NASA's levenslange kosten voor het project zijn^[wanneer?] Naar verwachting US $ 9,7 miljard, waarvan US $ 8,8 miljard werd uitgegeven aan het ontwerp en de ontwikkeling van ruimtevaartuigen en US $ 861 miljoen is gepland om vijf jaar missieactiviteiten te ondersteunen.^[104] Vertegenwoordigers van ESA en CSA verklaarde dat hun projectbijdragen ongeveer € 700 miljoen en CA $ 200 miljoen bedragen.^[105]

Een studie in 1984 door de Space Science Board schatte dat het bouwen van een infraroodobservatorium van de volgende generatie in Orbit US $ 4 miljard zou kosten (US $ 7 miljard in 2006 dollar, of $ 10 miljard in 2020 dollar).^[65] Hoewel dit in de buurt kwam van de uiteindelijke kosten van JWST, was het eerste NASA -ontwerp dat in de late jaren negentig werd beschouwd, bescheidener, gericht op een prijskaartje van $ 1 miljard gedurende 10 jaar bouw. Na verloop van tijd breidde dit ontwerp uit, voegde financiering toe voor onvoorziene omstandigheden en had ze vertragingen.

Vervolgens geplande lancering en totale budget

Jaar	Gepland launch	Begrotingsplan (miljard USD)
1998	2007[106]	1[65]
2000	2009[43]	1.8[65]
2002	2010[107]	2.5[65]
2003	2011[108]	2.5[65]
2005	2013	3[109]
2006	2014	4.5[110]
2008: Voorlopig ontwerpoverzicht
2008	2014	5.1[111]
2010: Critical Design Review
2010	2015 tot 2016	6.5[112]
2011	2018	8.7[113]
2017	2019[114]	8.8
2018	2020[115]	≥8.8
2019	Maart 2021[116]	9.66
2021	December 2021[117]	9.70

Tegen 2008, toen het project de voorlopige ontwerpevaluatie binnenging en formeel werd bevestigd voor de bouw, was meer dan US $ 1 miljard al uitgegeven aan de ontwikkeling van de telescoop, en het totale budget werd geschat op ongeveer US $ 5 miljard (gelijk aan $ 6,94 miljard in 2021).^[118] In de zomer van 2010 heeft de Mission haar Critical Design Review (CDR) aangenomen met uitstekende cijfers over alle technische zaken, maar op dat moment werd geplande en kosten voor schema's en kosten voor Maryland U.S. Senator Barbara Mikulski om een ​​externe beoordeling van het project te roepen. Het Independent Comprehensive Review Panel (ICRP) voorgezeten door J. Casani (JPL) ontdekte dat de vroegst mogelijke lanceringsdatum eind 2015 was voor een extra kosten van US $ 1,5 miljard (voor een totaal van US $ 6,5 miljard). Ze wezen er ook op dat dit extra financiering in FY2011 en FY2012 zou hebben vereist en dat elke latere lanceringsdatum zou leiden tot hogere totale kosten.^[112]

Op 6 juli 2011 verhuisde het Amerikaanse Kredietcomité voor handel, justitie en wetenschap van het Amerikaanse Huis van Afgevaardigden om het James Webb -project te annuleren door een FY2012 -budget voor te stellen dat US $ 1,9 miljard uit de totale begroting van NASA verwijderde, waarvan ongeveer een kwart was voor JWST.^{[119][120][121][122]} US $ 3 miljard was uitgegeven en 75% van de hardware was in productie.^[123] Dit begrotingsvoorstel werd de volgende dag goedgekeurd door de stemming van de subcommissie. De commissie beschuldigde dat het project "miljarden dollars over budget was en geplaagd door slecht management".^[119] In reactie, de American Astronomical Society een verklaring uitgegeven ter ondersteuning van JWST,^[124] Zoals senator Mikulski.^[125] Een aantal redactionele artikelen ter ondersteuning van JWST verscheen ook in 2011 in de International Press.^{[119][126][127]} In november 2011 keerde het Congres plannen om om JWST te annuleren en heeft in plaats daarvan extra financiering afgesloten om het project te voltooien op US $ 8 miljard.^[128]

Hoewel soortgelijke problemen andere grote NASA -projecten zoals de Hubble -telescoop hadden beïnvloed, uitten sommige wetenschappers hun bezorgdheid over de groeiende kosten en plannen ze vertragingen voor de Webb -telescoop, waardoor hij zich zorgen maakte dat het budget mogelijk concurreert met die van andere ruimtewetenschappenprogramma's.^[129][130] A 2010 Natuur Artikel beschreef JWST als "de telescoop die astronomie at".^[131] NASA bleef de begroting en tijdlijn van het programma verdedigen voor het Congres.^[130][132]

In 2018, Gregory L. Robinson werd benoemd als de nieuwe directeur van het Webb -programma.^[133] Robinson werd gecrediteerd voor het verhogen van de schema -efficiëntie van het programma (hoeveel maatregelen op tijd zijn voltooid) van 50% naar 95%.^[133] Voor zijn rol bij het verbeteren van de prestaties van het Webb -programma, Robinsons Supervisor, Thomas Zurbuchen, noemde hem "de meest effectieve leider van een missie die ik ooit heb gezien in de geschiedenis van NASA."^[133] In juli 2022, nadat het inbedrijfstellingsproces van Webb was voltooid en het begon met het verzenden van zijn eerste gegevens, ging Robinson met pensioen na een 33-jarige carrière bij NASA.^[134]

Op 27 maart 2018 duwde NASA de lancering terug naar mei 2020 of later,^[115] met een definitieve kostenschatting die te komen nadat een nieuw lanceringsvenster werd bepaald met de European Space Agency (ESA).^{[135][136][137]} In 2019 werd haar missiekostencap verhoogd met US $ 800 miljoen.^[138] Na de lancering werden Windows gepauzeerd in 2020 vanwege de Covid-19-pandemie,^[139] JWST werd eindelijk gelanceerd aan het einde van 2021, met een totaal budget van iets minder dan US $ 10 miljard.

Vennootschap

NASA, ESA en CSA hebben sinds 1996 samengewerkt aan de telescoop. De deelname van ESA aan de bouw en lancering werd goedgekeurd door haar leden in 2003 en een overeenkomst werd ondertekend tussen ESA en NASA in 2007. In ruil voor volledig partnerschap, vertegenwoordiging en toegang tot het observatorium Voor zijn astronomen levert ESA het NIRSPEC -instrument, de optische bankassemblage van het MIRI -instrument, een Ariane 5 ECA Launcher en Manpower ter ondersteuning van bewerkingen.^[88][140] De CSA bood de fijne begeleidingssensor en de bijna-infrarood imager-spleetloze spectrograaf en mankracht om bewerkingen te ondersteunen.^[141]

Verschillende duizenden wetenschappers, ingenieurs en technici die 15 landen omspannen, hebben bijgedragen aan de bouw, testen en integratie van de JWST.^[142] In totaal namen 258 bedrijven, overheidsinstanties en academische instellingen deel aan het Pre-Launch-project; 142 Uit de Verenigde Staten, 104 uit 12 Europese landen (waaronder 21 uit het Verenigd Koninkrijk, 16 uit Frankrijk, 12 uit Duitsland en 7 International^[143]) en 12 uit Canada.^[142] Andere landen als NASA-partners, zoals Australië, waren betrokken bij de operatie na de lancering.^[144]

Deelnemende landen:

Controverse over naam

In 2002, NASA -beheerder (2001–2004) Sean O'Keefe nam de beslissing om de telescoop te noemen James E. Webb, de beheerder van NASA van 1961 tot 1968 tijdens de Kwik, Tweeling, en een groot deel van de Apollo -programma's.^[83][84]

In 2015 werden bezorgdheid geuit over de rol van Webb in de lavendel bang, de vervolging uit het midden van de 20e eeuw door de Amerikaanse overheid targeting homoseksuelen in federale werkgelegenheid.^[145][146]

Missiedoelen

De James Webb Space Telescope heeft vier belangrijke doelen:

• om te zoeken naar licht van de eerste sterren en sterrenstelsels die zich vormden in de universum na de Oerknal
• studeren Galaxy Formation and Evolution
• begrijpen stervorming en Planet Formation
• om planetaire systemen en de Origins of Life^[147]

Deze doelen kunnen effectiever worden bereikt door observatie in bijna-infrarood licht in plaats van licht in het zichtbare deel van het spectrum. Om deze reden zullen de instrumenten van JWST niet zichtbaar of ultraviolet licht meten zoals de Hubble -telescoop, maar hebben ze een veel grotere capaciteit om te presteren Infraroodstronomie. JWST zal gevoelig zijn voor een bereik van golflengten van 0,6 tot 28 μm (respectievelijk overeenkomend met oranje licht en diepe infraroodstraling bij ongeveer 100 K of -173 ° C).

JWST kan worden gebruikt om informatie te verzamelen over het dimmende licht van sterren KIC 8462852, die in 2015 werd ontdekt en enkele abnormale lichte wagenseigenschappen heeft.^[148]

Bovendien zal het kunnen zien of een exoplanet methaan in zijn atmosfeer heeft, waardoor astronomen kunnen bepalen of het methaan al dan niet een is biosignatuur.^[149][150]

Baanontwerp

JWST draait de zon in de buurt van de tweede Lagrange Point (L₂) van het zon -aardesysteem, dat 1.500.000 km (930.000 km) verder van de zon ligt dan de baan van de aarde, en ongeveer vier keer verder dan de baan van de maan. Normaal gesproken zou een object dat de zon rondcirkelt verder dan de aarde langer dan een jaar duurt om zijn baan te voltooien. Maar in de buurt van de L₂ Punt, de gecombineerde zwaartekracht van de aarde en de zon laten een ruimtevaartuig om de zon draaien in dezelfde tijd dat het de aarde kost. Door dicht bij de aarde te blijven, kunnen de gegevenssnelheden veel sneller zijn voor een bepaalde grootte van antenne.

De telescoop cirkelt rond de zon - de aarde l₂ wijzen in een halo -baan, die geneigd is met betrekking tot de ecliptica, heeft een straal die varieert tussen ongeveer 250.000 km (160.000 km) en 832.000 km (517.000 km) en duurt ongeveer een half jaar om te voltooien.^[24] Sinds l₂ is slechts een evenwichtspunt zonder zwaartekracht, een halo -baan is geen baan in de gebruikelijke zin: het ruimtevaartuig is eigenlijk in een baan rond de zon, en de halo -baan kan worden beschouwd als gecontroleerd driften om in de buurt van de buurt te blijven Lot₂ punt.^[151] Dit vereist wat stationsbeoordeling: in de omgeving van 2,5 m/s per jaar^[152] van het totaal ∆v budget van 93 m/s.^{[153]: 10} Twee sets boegschroeven vormen het voortstuwingssysteem van het observatorium.^[154] Omdat de boegschroeven zich uitsluitend aan de op zon gerichte kant van het observatorium bevinden, zijn alle stationsbewerkingen ontworpen om de vereiste hoeveelheid stuwkracht enigszins te onderscheiden om te voorkomen dat de JWST voorbij de semi-stabiele L₂ punt, een situatie die onherstelbaar zou zijn. Randy Kimble, de integratie- en testprojectwetenschapper voor de James Webb Space Telescope, vergeleek de precieze stationsbeoordeling van de JWST met "Sisyphus [...] Rol deze rots op de zachte helling in de buurt van de top van de heuvel - we willen nooit dat het over de top rolt en van hem wegkomt ".^[155]

Infraroodstronomie

JWST is de formele opvolger van de Hubble Space Telescope (HST), en omdat de primaire nadruk ligt op Infraroodstronomie, het is ook een opvolger van de Spitzer Space Telescope. JWST zal beide telescopen ver overtroffen en veel meer en veel oudere sterren en sterrenstelsels kunnen zien.^[156] Observeren in het infraroodspectrum is een belangrijke techniek om dit te bereiken, vanwege kosmologische roodverschuiving, en omdat het beter doordringt door het verdoezelen van stof en gas. Dit maakt observatie van dimmer, koelere objecten mogelijk. Omdat waterdamp en koolstofdioxide in de atmosfeer van de aarde sterk de meeste infrarood absorbeert, is grondgebaseerde infrarood-astronomie beperkt tot smalle golflengtebereiken waar de atmosfeer minder sterk absorbeert. Bovendien straalt de atmosfeer zelf uit in het infraroodspectrum, vaak overweldigend licht van het object dat wordt waargenomen. Dit maakt een ruimtetelescoop de voorkeur voor infraroodobservatie.^[157]

Hoe verder een object is, hoe jonger het lijkt; Het licht heeft langer geduurd om menselijke waarnemers te bereiken. Omdat de Universe breidt zich uit, naarmate het licht reist, wordt het rood geschoven en zijn objecten op extreme afstanden daarom gemakkelijker te zien of het in de infrarood wordt bekeken.^[158] De infraroodcapaciteiten van JWST zullen naar verwachting het in de tijd laten zien naar de eerste sterrenstelsels die slechts een paar honderd miljoen jaar na de oerknal vormen.^[159]

Infraroodstraling kan vrijer doorgaan door regio's van kosmisch stof Die verspreide zichtbaar licht. Waarnemingen in infrarood zorgen voor de studie van objecten en ruimtegebieden die zouden worden verdoezeld door gas en stof in de zichtbare spectrum,^[158] zoals de moleculaire wolken waar sterren worden geboren, de Conditellar schijven die aanleiding geven tot planeten, en de cores van Actieve sterrenstelsels.^[158]

Relatief koele objecten (temperatuur minder dan enkele duizenden graden) stoten hun straling voornamelijk uit in de infrarood, zoals beschreven door De wet van Planck. Als gevolg hiervan worden de meeste objecten die cooler zijn dan sterren beter in de infrarood bestudeerd.^[158] Dit omvat de wolken van de Interstellair medium, Bruine dwergen, planeten zowel in onze eigen als andere zonnestelsels, kometen, en Kuiper -riemobjecten Dat zal worden waargenomen met het mid-infrarood instrument (MIRI).^[43][159]

Sommige van de missies in infrarood -astronomie die de ontwikkeling van JWST beïnvloedden, waren Spitier en de Wilkinson microgolf anisotropie sonde (WMAP).^[160] Spitzer toonde het belang van middeninfrarood, wat nuttig is voor taken zoals het observeren van stofschijven rond sterren.^[160] Ook toonde de WMAP-sonde aan dat het universum "verlicht" was op roodverschuiving 17, waardoor het belang van het midden-infrarood verder werd onderstreept.^[160] Beide missies werden in de vroege jaren 2000 gelanceerd, op tijd om de ontwikkeling van JWST te beïnvloeden.^[160]

Grondsteun en operaties

De Space Telescope Science Institute (STSCI), in Baltimore, Maryland, op de Homewood Campus van Johns Hopkins University, werd in 2003 geselecteerd als het Science and Operations Center (S&OC) voor JWST met een eerste budget van US $ 162,2 miljoen bedoeld om de activiteiten gedurende het eerste jaar na de lancering te ondersteunen.^[161] In deze hoedanigheid moest STSCI verantwoordelijk zijn voor de wetenschappelijke werking van de telescoop en het leveren van gegevensproducten aan de astronomische gemeenschap. Gegevens moesten worden verzonden van JWST naar de grond via de NASA Deep Space Network, verwerkt en gekalibreerd op STSCI en vervolgens online gedistribueerd aan astronomen wereldwijd. Net als hoe Hubble wordt geëxploiteerd, mag iedereen, overal ter wereld, voorstellen indienen voor observaties. Elk jaar zullen verschillende commissies van astronomen dat zullen doen peer review De ingediende voorstellen om de projecten te selecteren om het komende jaar te observeren. De auteurs van de gekozen voorstellen hebben meestal een jaar privétoegang tot de nieuwe observaties, waarna de gegevens publiekelijk beschikbaar worden om te downloaden door iedereen uit het online archief in STSCI.

De bandbreedte en digitale doorvoer van de satelliet is ontworpen om te werken met 458 gigabits van gegevens per dag voor de lengte van de missie (gelijk aan een langdurige snelheid van 5,42 Mbps).^[34] Het grootste deel van de gegevensverwerking op de telescoop wordt gedaan door conventionele computers met één bord.^[162] De digitalisering van de analoge gegevens van de instrumenten wordt uitgevoerd door de aangepaste sidecar ASIC (systeem voor beelddigitalisering, verbetering, controle en ophalen Application Specific Integrated Circuit). NASA verklaarde dat de Sidecar ASIC alle functies van een instrumentdoos van 9,1 kg (20 lb) in een pakket van 3 cm (1,2 in) zal omvatten en slechts 11 milliwatt vermogen verbruikt.^[163] Aangezien deze conversie dicht bij de detectoren moet worden gedaan, aan de koude kant van de telescoop, is de lage vermogensdissipatie cruciaal voor het handhaven van de lage temperatuur die nodig is voor een optimale werking van JWST.^[163]

Micrometeoroïde staking

De C3^[c] spiegelsegment liep een micrometeoroïde Sla op een groot deeltje van het stofmotie tussen 23 en 25 mei, de vijfde en grootste staking sinds de lancering, meldde 8 juni 2022, waarbij ingenieurs de staking moesten compenseren met behulp van een spiegelactuator.^[165] Ondanks de staking stelt een NASA -karakteriseringsrapport dat "alle JWST -waarnemingsmodi zijn beoordeeld en bevestigd dat ze klaar zijn voor wetenschappelijk gebruik" vanaf 10 juli 2022.^[166]

Van lancering tot inbedrijfstelling

Launch

De lancering (aangewezen Ariane Flight VA256) vond plaats zoals gepland om 12:20 UTC op 25 december 2021 op een Ariane 5 raket die van de Guiana Space Center in Frans Guyana.^[167][168] De telescoop werd bevestigd dat hij stroom kreeg, waardoor een implementatiefase van twee weken van zijn onderdelen werd gestart^[169] en reizen naar zijn doelbestemming.^{[170][171][172]} De telescoop werd vrijgelaten vanaf het bovenste stadium 27 minuten 7 seconden na de lancering en begon een aanpassing van 30 dagen om de telescoop in een Lissajous Orbit^[173] rond de L₂ Lagrange Point.

De telescoop werd gelanceerd met iets minder snelheid dan nodig om zijn uiteindelijke baan te bereiken, en vertraagde toen hij van de aarde reisde, om L te bereiken₂ met alleen de snelheid die nodig is om daar zijn baan in te voeren. De telescoop bereikte L₂ op 24 januari 2022. De vlucht bevatte drie geplande cursuscorrecties om zijn snelheid en richting aan te passen. Dit komt omdat het observatorium zou kunnen herstellen van ondervertrust (te langzaam gaan), maar niet kon herstellen van overdreven (te snel gaan)-om zeer temperatuurgevoelige instrumenten te beschermen, moet de zonnescherm tussen telescoop en zon blijven, zodat het ruimtevaartuig niet kon draaien rond of gebruik zijn boegschroeven om te vertragen.^[174]

• 

  Ariane 5 en JWST op de ELA-3 lanceerplatform

• 

  Ariane 5 met JWST-opheffing van het lanceerplatform

• 

  Ariane 5 met JWST-momenten na de lift-off

• 

  Jwst zoals gezien van de ESC-D cryotechnisch bovenste podium Kort na de scheiding, ongeveer 29 minuten na de lancering. Een deel van de aarde met de de golf van Aden is zichtbaar op de achtergrond van de afbeelding.^[175]

Doorvoer en structurele inzet

JWST werd 27 minuten na een vlekkeloze lancering uit het bovenste stadium van Rocket uitgebracht.^[167][176] Vanaf 31 minuten na de lancering, en ongeveer 13 dagen doorgaan, begon JWST het proces van het inzetten van zijn zonnepanelen, antenne, sunshield en spiegels.^[177] Bijna alle implementatieacties worden bevolen door het Space Telescope Science Institute in Baltimore, behalve twee vroege automatische stappen, het ontvouwen van het zonnepaneel en de implementatie van de communicatie -antenne.^[178][179] De missie is ontworpen om grondcontrollers flexibiliteit te geven om de implementatiesequentie te wijzigen of te wijzigen in geval van problemen.^[180]

Om 7:50 p.m. EST op 25 december 2021, ongeveer 12 uur na de lancering, begonnen het paar primaire raketten van de telescoop 65 minuten te schieten om de eerste van drie geplande mid-cursuscorrecties te maken.^[181] Op dag twee is de hoge winstcommunicatie -antenne automatisch ingezet.^[180]

Op 27 december 2021, op 60 uur na de lancering, schoten de raketten van Webb negen minuten en 27 seconden om de tweede van drie mid-course correcties te maken voor de telescoop om aan te komen op zijn L₂ bestemming.^[182] Op 28 december 2021, drie dagen na de lancering, begonnen Mission Controllers de meerdaagse inzet van Webb's allerbelangrijkste Sunshield. Op 30 december 2021 voltooiden controllers met succes nog twee stappen om het observatorium uit te pakken. Eerst hebben opdrachten de AFT "Momentum Flap" ingezet, een apparaat dat evenwicht biedt tegen zonnedruk op de Sunshield, waardoor brandstof wordt bespaard door de noodzaak voor het vuren van boegers te verminderen om de oriëntatie van Webb te behouden.^[183]

Op 31 december 2021 verlengde het grondteam de twee telescopische "mid -gieken" van de linker- en rechterkant van het observatorium.^[184] De linkerkant ingezet in 3 uur en 19 minuten; De rechterkant duurde 3 uur en 42 minuten.^[185][184] Commando's om te scheiden en te spanning De membranen volgden tussen 3 en 4 januari en waren succesvol.^[184] Op 5 januari 2022 heeft Mission Control met succes de secundaire spiegel van de telescoop ingezet, die zich op zijn plaats hield voor een tolerantie van ongeveer anderhalve millimeter.^[186]

De laatste stap van structurele inzet was om de vleugels van de primaire spiegel te ontvouwen. Elk paneel bestaat uit drie primaire spiegelsegmenten en moest worden gevouwen om de ruimtetelescoop te laten installeren in de kuip van de Ariane Rocket voor de lancering van de telescoop. Op 7 januari 2022 heeft NASA de Port-Side Wing ingezet en opgesloten,^[187] en op 8 januari, de spirboard-spiegelvleugel aan stuurboord. Dit voltooide met succes de structurele inzet van het observatorium.^{[188][189][190]}

Op 24 januari 2022, om 2:00 p.m. EST,^[191] Bijna een maand na de lancering vond een derde en laatste cursuscorrectie plaats, waarbij JWST werd ingevoegd in de geplande halo -baan Rond de zon - aarde l₂ punt.^[192][193]

Het MIRI-instrument heeft vier waarnemingsmodi-beeldvorming, spectroscopie met lage resolutie, spectroscopie van gemiddelde resolutie en coronagraphische beeldvorming. “Op 24 augustus vertoonde een mechanisme dat spectroscopie met gemiddelde resolutie (MRS) ondersteunt, wat een verhoogde wrijving lijkt te zijn tijdens het opzetten voor een wetenschapsobservatie. Dit mechanisme is een roosterwiel waarmee wetenschappers kunnen selecteren tussen korte, gemiddelde en langere golflengten bij het maken van observaties met behulp van de MRS -modus, ”zei NASA in een persverklaring.^[194]

Inbedrijfstelling en testen

Op 12 januari 2022, terwijl hij nog steeds onderweg was, begon de uitlijning van de spiegel. De primaire spiegelsegmenten en secundaire spiegel werden verwijderd van hun beschermende lanceringsposities. Dit duurde ongeveer 10 dagen, omdat de 132^[195] actuator Motoren zijn ontworpen om de spiegelposities bij microscopische nauwkeurigheid te verfijnen (10 nanometer verhogingen) en moeten elke verplaatsen van meer dan 1,2 miljoen stappen (12,5 mm) tijdens de initiële uitlijning.^[196][35]

Mirror -uitlijning vereist dat elk van de 18 spiegelsegmenten en de secundaire spiegel wordt geplaatst op binnen 50 nanometer. NASA vergelijkt de vereiste nauwkeurigheid door analogie: "Als de Webb Primary Mirror de grootte van de Verenigde Staten had, zou elk [Mirror] -segment de grootte van Texas hebben en het team zou het hoogtepunt van die segmenten in Texas-formaat moeten bekleden met elkaar met een nauwkeurigheid van ongeveer 1,5 inch ".^[197]

• James Webb Space Telescope Mirror Alignment Animations
• 

  Segmentafbeelding identificatie. 18 Mirror -segmenten worden verplaatst om te bepalen welk segment welk segmentafbeelding creëert. Na het matchen van de spiegelsegmenten met hun respectieve beelden, worden de spiegels gekanteld om alle beelden in de buurt van een gemeenschappelijk punt voor verdere analyse te brengen.

• 

  Segmentuitlijning begint door de segmentbeelden te ontplooien door de secundaire spiegel enigszins te verplaatsen. Wiskundige analyse, fase -ophalen genoemd, wordt toegepast op de onvoldoende beelden om de precieze positioneringsfouten van de segmenten te bepalen. Aanpassingen van de segmenten resulteren vervolgens in 18 goed gecorrigeerde "telescopen". De segmenten werken echter nog steeds niet samen als een enkele spiegel.

• 

  Afbeeldingstapelen. Om al het licht op één plaats te plaatsen, moet elk segmentafbeelding op elkaar worden gestapeld. In de stap van de beeldstapeling worden de afzonderlijke segmentbeelden verplaatst zodat ze precies in het midden van het veld vallen om één uniform beeld te produceren. Dit proces bereidt de telescoop voor op grove fasering.

• 

  Telescoopuitlijning over het gezichtsvelden. Na een fijne fasering zal de telescoop op één plaats in het gezichtsveld van Nircam goed worden uitgelijnd. Nu moet de uitlijning worden uitgebreid tot de rest van de instrumenten.

Mirror -uitlijning was een complexe operatie opgesplitst in zeven fasen, die herhaaldelijk was gerepeteerd met behulp van een 1: 6 schaalmodel van de telescoop.^[197] Zodra de spiegels 120 K bereikten (-153 ° C; −244 ° F),^[198] Nircam richtte zich op de 6e magnitude -ster HD 84406 in de Grote Beer.^{[d][200][201]} Om dit te doen, nam Nircam 1560 afbeeldingen van de lucht en gebruikte deze uitgebreide beelden om te bepalen waar in de lucht elk segment van de hoofdspiegel aanvankelijk is gericht.^[202] In eerste instantie waren de individuele primaire spiegelsegmenten sterk verkeerd uitgelijnd, dus het beeld bevatte 18 afzonderlijke, wazige, beelden van het sterrenveld, die elk een afbeelding van de doelster bevatten. De 18 afbeeldingen van HD 84406 zijn gekoppeld aan hun respectieve spiegelsegmenten en de 18 segmenten worden in benaderende uitlijning gebracht die op de ster zijn gecentreerd ("Segment beeldidentificatie"). Elk segment werd vervolgens individueel gecorrigeerd van zijn belangrijkste focusfouten, met behulp van een techniek met de naam Fase ophalen, resulterend in 18 afzonderlijke afbeeldingen van goede kwaliteit uit de 18 spiegelsegmenten ("segmentuitlijning"). De 18 afbeeldingen van elk segment werden vervolgens verplaatst, zodat ze elkaar precies overlappen om een ​​enkele afbeelding te maken ("beeldstapelen").^[197]

Met de spiegels die nu zijn gepositioneerd voor bijna correcte beelden, moesten ze worden afgestemd op hun operationele nauwkeurigheid van 50 nanometer, minder dan één golflengte van het licht dat zal worden gedetecteerd. Een techniek genoemd verspreide randgevoel werd gebruikt om afbeeldingen van 20 paren spiegels te vergelijken, waardoor de meeste fouten konden worden gecorrigeerd ("grof fasering") en vervolgens een lichte defocus in de afbeelding van elk segment introduceerde, waardoor detectie en correctie van bijna alle resterende fouten mogelijk was ("fijne fasering" ). Deze twee processen werden drie keer herhaald en prima fasering zal routinematig worden gecontroleerd tijdens de werking van de telescoop. Na drie rondes van grof en fijne fasering was de telescoop goed uitgelijnd op één plaats in het gezichtsveld van Nircam. Metingen worden gedaan op verschillende punten in het vastgelegde beeld, over alle instrumenten en correcties berekend uit de gedetecteerde variaties in intensiteit, waardoor een goed uitgelijnde uitkomst over alle instrumenten wordt gegeven ("Telescoopuitlijning over het gezichtsvelden"). Ten slotte werd een laatste ronde van fijne fasering en controles van de beeldkwaliteit op alle instrumenten uitgevoerd om ervoor te zorgen dat eventuele kleine resterende fouten die overbleven uit de vorige stappen, werden gecorrigeerd ("itereren afstemming voor definitieve correctie"). De spiegelsegmenten van de telescoop werden vervolgens uitgelijnd en in staat om precieze gerichte beelden vast te leggen.^[197]

Ter voorbereiding op de afstemming kondigde NASA op 19:28 UTC op 3 februari 2022 aan dat Nircam de eerste van de telescoop had gedetecteerd fotonen (hoewel nog geen complete afbeeldingen).^[197][203] Op 11 februari 2022 kondigde NASA aan dat de telescoop fase 1 van de uitlijning bijna had voltooid, waarbij elk segment van zijn primaire spiegel de doelster HD 84406 had gevonden en afgebeeld, en alle segmenten in een geschatte afstemming werden gebracht.^[202] Fase 1 -uitlijning werd voltooid op 18 februari 2022,^[204] En een week later werden ook fasen 2 en 3 voltooid.^[205] Dit betekende dat de 18 segmenten tegelijkertijd werkten, maar totdat alle 7 fasen voltooid zijn, fungeerden de segmenten nog steeds als 18 kleinere telescopen in plaats van één groter.^[205] Op hetzelfde moment dat de primaire spiegel in gebruik werd genomen, waren ook honderden andere instrumentenbedrijven en kalibratietaken aan de gang.^[206]

• 

  Fase 1 interim -beeld, geannoteerd met de gerelateerde spiegelsegmenten die elk beeld namen

• 

  Fase 1 geannoteerde voltooiingsafbeelding van HD 84406

• 

  Fase 2 voltooiing, met "voor en na" -effecten van segmentuitlijning

• 

  Fase 3 voltooiing, met 18 segmenten "gestapeld" als een enkele afbeelding van HD 84406

• 

  Star 2mass J17554042+6551277^[e] Gevangen door Nircam -instrument

• 

  Een "selfie" genomen door de nircam tijdens het uitlijningsproces

• 

  Beeldvergelijking tussen "oud" Spitier en nieuwe JWST^[209]

• 

  Afstemming van de sensoren van de NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope.^[210]

• 

  Webb's Fine Guidance Sensor (FGS).^[211]

Toewijzing van observatietijd

JWST Observing Time wordt toegewezen via een General Observers (Go) -programma, een Gegarandeerd Time Observations (GTO) -programma en het discretionaire Early Release Science (DD-ERS) -programma van een directeur.^[212] Het GTO -programma biedt gegarandeerde observatietijd voor wetenschappers die hardware- en softwarecomponenten voor het observatorium hebben ontwikkeld. Het GO -programma biedt alle astronomen de mogelijkheid om de tijd te observeren en zal het grootste deel van de observatietijd vertegenwoordigen. GO -programma's worden geselecteerd via Peer Review door een Time Allocation Committee (TAC), vergelijkbaar met het voorstelbeoordelingsproces dat wordt gebruikt voor de Hubble Space Telescope.

Early Release Science Program

In november 2017 kondigde het Space Telescope Science Institute de selectie van 13 Director's Discretionary Early Release Science (DD-ERS) -programma's aan, gekozen via een competitief voorstelproces.^[213][214] De observaties voor deze programma's moesten worden verkregen tijdens de eerste vijf maanden van JWST -wetenschapsactiviteiten na het einde van de inbedrijfstellingsperiode. Een totaal van 460 uur observatietijd werd toegekend aan deze 13 programma's, die wetenschappelijke onderwerpen omvatten, waaronder de Zonnestelsel, exoplaneten, sterren en stervorming, in de buurt en ver weg sterrenstelsels, zwaartekrachtlenzen, en quasars. Deze 13 ERS -programma's moesten in totaal 242,8 uur observeren op de telescoop gebruiken (exclusief JWST die overheadkosten en gehele tijd observeerde).

Wetenschapsprogramma's voor vroege release

Naam	Hoofdonderzoeker	Categorie	Observatietijd (uren)
Radiatieve feedback van massieve sterren zoals getraceerd door multiband beeldvorming en spectroscopische mozaïeken	Olivier Berné	Stellaire fysica	8.3[215]
ICEAGE: Chemische evolutie van ICES tijdens stervorming	Melissa McClure	Stellaire fysica	13.4[216]
Door het kijkglas: een JWST -verkenning van sterrenvorming en evolutie van kosmische dageraad tot heden	Tommaso Treu	Sterrenstelsels en de IgM	24.3[217]
Een JWST-studie van de Starburst-Agn-verbinding bij het fuseren van Lirgs	Lee Armus	Sterrenstelsels en de IGM	8.7[218]
De opgeloste stellaire populaties Early Release Science Program	Daniel Weisz	Stellaire populaties	20.3[219]
Q-3D: beeldvormingsspectroscopie van quasarhosts met JWST geanalyseerd met een krachtige nieuwe PSF-ontleding en spectrale analysepakket	Dominika Wylezalek	Massieve zwarte gaten en hun sterrenstelsels	17.4[220]
De enquête van Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS)	Steven Finkelstein	Sterrenstelsels en de IGM	36.6[221]
EXTREME dynamisch bereik vaststellen met JWST: het decoderen van rooksignalen in de schittering van een wolf-rayet binair	Ryan Lau	Stellaire fysica	6.5[222]
Sjablonen: gericht op extreem vergrote panchromatische lensbogen en hun uitgebreide stervorming	Jane Rigby	Sterrenstelsels en de IGM	26.0[223]
Nucleaire dynamiek van een nabijgelegen seyfert met NIRSPEC integrale veldspectroscopie	Misty Bentz	Massieve zwarte gaten en hun sterrenstelsels	1.5[224]
De doorgaande Exoplanet Community Early Release Science Program	Natalie Batalha	Planeten en planeetvorming	52.1[225]
ERS Observations of the Joviaanse systeem als een demonstratie van JWST's mogelijkheden voor Wetenschap van zonnestelsels	Imke de Pater	Zonnestelsel	9.3[226]
Hoog contrastbeeldvorming van exoplaneten en exoplanetaire systemen met JWST	Sasha Hinkley	Planeten en planeetvorming	18.4[227]

Algemeen waarnemersprogramma

Voor Go Cycle 1 waren er 6000 uur observatietijd beschikbaar om toe te wijzen, en 1.173 voorstellen werden ingediend om in totaal 24.500 uur observatietijd te vragen.^[228] Selectie van Cycle 1 Go -programma's werd aangekondigd op 30 maart 2021, met 266 programma's goedgekeurd. Deze omvatten 13 grote programma's en schatkistprogramma's die gegevens produceren voor openbare toegang.^[229]

Wetenschappelijke resultaten

De eerste full-colour afbeeldingen en spectroscopische gegevens werden uitgebracht op 12 juli 2022, die ook het officiële begin van Webb's algemene wetenschapsactiviteiten markeerden; President Joe Biden onthulde de eerste afbeelding, Webb's eerste diepe veld, op 11 juli 2022.^[232][233] NASA kondigde de lijst met observaties aan die zijn gericht op release:^{[236][237][238]}

• Carina Nebula -Jonge, stervormende regio genaamd NGC 3324 'Cosmic Cliffs weergeven^[239]"Ongeveer 8500 lichtjaren van de aarde.
• Wesp-96b -inclusief een analyse van de atmosfeer met bewijs van water rond een gigantische gasplaneet die een verre ster 1120 lichtjaar van de aarde ronddraait.
• Southern Ring Nebula -Wolken van gas en stof verdreven door een stervende ster 2500 lichtjaren van de aarde.
• Stephan's Quintet - Een visuele weergave van vijf sterrenstelsels met botsende gas- en stofwolken die nieuwe sterren creëren; Vier centrale sterrenstelsels zijn 290 miljoen lichtjaren van de aarde.
• SMACS J0723.3-7327 - a zwaartekracht lens Bekijking Webb's eerste diepe veld 4,6 miljard lichtjaren van de aarde, met verre sterrenstelsels tot 13,1 miljard lichtjaar. Soms afgekort als SMAC's 0723.^[237][240]

Op 14 juli 2022 presenteerde NASA voor het eerst beelden van Jupiter en gerelateerde gebieden die zijn vastgelegd, en inclusief infraroodweergaven, door de James Webb Space Telescope.^[241]

In een preprint die rond dezelfde tijd werd uitgebracht, verklaarden NASA-, ESA- en CSA -wetenschappers dat "bijna over de hele linie de wetenschapsprestaties van JWST beter zijn dan verwacht". Het document beschreef een reeks observaties tijdens de inbedrijfstelling, toen de instrumenten spectra van het doorvoeren van exoplaneten met een precisie beter dan 1000 ppm per gegevenspunt en bijgehouden bewegende objecten met snelheden tot 67 milliarcseconden/seconde, meer dan twee keer zo snel als de vereiste bijgehouden. .^[a] Het verkreeg ook de spectra van honderden sterren tegelijkertijd in een dicht veld naar de Galactisch centrum. Andere doelen beschreven in het document:^[22]

• Bewegende doelen: Jupiter (inclusief ringen en de manen Europa, Thebe en Metis), asteroïden 2516 Roman, 118 Peitho, 6481 Tenzing, 1773 Rumpelstilz, 216 Kleopatra, 2035 Stearns, 4015 Wilson-Harrington en 2004 JX20
• Nircam Grism Time-Series, Niriss Soss en Nirspec Bots Mode: The Jupiter-Sized Planet HAT-P-14B
• Niriss diafragma maskering interferometrie (AMI): een duidelijke detectie van de zeer lage-massabeleide ster Ab Doradus C, die een scheiding had van slechts 0,3 boogseconden naar de primaire. Deze observatie was de eerste demonstratie van AMI in de ruimte.
• Miri lage resolutie spectroscopie (LRS): een hot super-aarde planeet L 168-9 B (TOI-134) rond een heldere M-dwarf-ster^[242]

Binnen twee weken na de eerste Webb -afbeeldingen beschreven verschillende preprintpapieren een breed scala aan vroege sterrenstelsels dat werd verondersteld dat dateren van 235 miljoen jaar (z = 16,7) tot 280 miljoen jaar na de oerknal, veel eerder dan eerder bekend. De resultaten wachten^[wanneer?] Peer review.^[243] Op 17 augustus 2022 bracht NASA een groot mozaïekbeeld uit van 690 individuele frames genomen door de In de buurt van infraroodcamera (Nircam) op JWST van talloze zeer vroege sterrenstelsels.^[244][245] Sommige vroege sterrenstelsels waargenomen door JWST, zoals CEERS-93316, die naar schatting is roodverschuiving van ongeveer z = 16,7, overeenkomend met 235,8 miljoen jaar^[246] na de Oerknal,^[247] zijn kandidaat -sterrenstelsels met hoge roodverschuiving.

Op 24 augustus 2022 publiceerden astronomen het eerste gedetailleerde wetenschappelijke resultaat voor de telescoop over de detectie van kooldioxide In de atmosfeer van de gasreus exoplanet Wesp-39b van transmissiespectroscopie Observaties verkregen met JWST als onderdeel van het Early Release Science Program (Ers). Het was de eerste bevestigde detectie van koolstofdioxide op een planeet buiten het zonnestelsel.^[248][249]

Galerij

• Eerste afbeeldingen van de James Webb Space Telescope - uitgebracht op 12 juli 2022
• 

  Kosmische kliffen^[239] van Carina Nebula (Nircam)

• 

  Carina Nebula (Miri)

• 

  Southern Ring Nebula (NGC 3132; Links: (nircam); Rechts: (Miri))

• 

  JWST's Deep Field (links: (Miri); Rechts: (Nircam))

• 

  Stephan's Quintet (Nircam/miri composiet)

• 

  Stephan's Quintet (Nircam)

• 

  Stephan's Quintet (Miri)

• 

  Spectrum van Wesp-96b

• De Cartwheel Galaxy, gelegen op ongeveer 500 miljoen lichtjaren in het beeldhouwer Constellation uitgebracht op 2 augustus 2022
• 

  Nircam/miri composiet

• 

  Nircam

• 

  Miri

• Infraroodfoto's van Jupiter, Ringen van Jupiter, Magnetosfeer van Jupiter, en Moons of Jupiter. Eerste foto uitgebracht op 14 juli, anderen op 22 augustus 2022
• 

  Jupiter en zijn maan Europa

• 

  Close-up foto van de planeet

• 

  Magnetosfeer van Jupiter

• 

  Geannoteerde versie

• Messier 74, The Phantom Galaxy. Foto's uitgebracht op 29 augustus 2022
• 

  Een samengesteld beeld van M74 van Hubberen en JWST

• 

  M74 "The Phantom Galaxy" (Miri))

• Afbeeldingen van de Tarantula nebula. Uitgebracht op 06 september 2022
• 

  Kern van de tarantula nebula (Nircam))

• 

  Tarantula nebula (Miri))

• Afbeeldingen van de Ringen van Neptunus en Moons of Neptune. Uitgebracht op 21 september 2022
• 

  Ringen van Neptunus Nircam

• 

  Neptune -systeem Nircam

• 

  Geannoteerde versie

Zie ook

Aantekeningen

Referenties

Verder lezen

• Jonathan P. Gardner; et al. (November 2006). "De James Webb Space Telescope". REVIEWSCESICE REVIEWSEN. 123 (4): 484–606. arxiv:Astro-PH/0606175. Bibcode:2006ssrv..123..485G. doen:10.1007/s11214-006-8315-7. S2CID 118865272. Het formele geval voor JWST -wetenschap gepresenteerd in 2006.
• Jason Kalirai (april 2018). "Wetenschappelijke ontdekking met de James Webb Space Telescope". Eigentijdse fysica. 59 (3): 259–290. arxiv:1805.06941. Bibcode:2018Conph..59..251K. doen:10.1080/00107514.2018.1467648. S2CID 85539627. Een overzicht van JWST -mogelijkheden en wetenschappelijke kansen.
• Rigby, Jane; Perrin, Marshall; McElwain, Michael; Kimble, Randy; Friedman, Scott; et al. (12 juli 2022). "Karakterisering van JWST Science Performance van inbedrijfstelling". arxiv:2207.05632 [astro-ph.im].

Externe links

• Officiële NASA -website / Officiële STSCI -website / Officiële Franse website
• JWST NASA - Tracking Pagina - lanceer naar definitieve kalibraties (en meer)
• JWST NASA - Over pagina - Tijdlijngegevens / Webb Orbit / L2 / Communiceren
• JWST -tekst - de meeste kritieke evenementen - lancering en implementatie (2021)
• JWST Video (031: 22): Hoogtepunten - Details van technische engineering (2021)
• JWST Video (012: 02): 1e maand - lancering en implementatie (Animatie; 2017)
• JWST Video (008: 06): 1e maand - Lancering en implementatie (update; 2021)
• JWST Video (003: 00): 2e maand - Spiegeluitlijningsdetails (2/11/2022)
• JWST -video's (Mission Control Live) - Implementatie -evenementen - nu succesvol voltooid (2022):
  • LAUNCH (005: 07; 25 december 2021) ⇒ SCHEIDING (003: 14; 25 december 2021) (spiegel) ⇒ James Webb Space Telescope: Sunshield Implementatie - Mission Control Live Zonnescherm (152: 45; 04 jan 2022)] ⇒
  • James Webb Space Telescope: Secondary Mirror Implementatie - Mission Control Live Secundaire spiegel (087: 15; 05 jan 2022)] ⇒ James Webb Space Telescope: Primary Mirror Implementatie - Mission Control Live Primaire spiegel (242: 29; 08 jan 2022)] ⇒ Nieuwsupdate over de volledige implementatie van James Webb Space Telescope Laatste inzet (085: 15; 08 jan 2022)] ⇒
  • Media Briefing: wat is de volgende stap voor de James Webb Space Telescope Aankomst bij L₂ (077: 14; 24 jan 2022)] ⇒ James Webb Telescope eerste foto's, gegevens en kalibraties uitgelegd Testings en kalibraties ⇒ Het eerste dat James Webb zal zien Eerste licht]