Bald werden Astronomen und Astrophysiker mehr Beobachtungsgabe haben, als sie zu tun wissen. Wir hoffen, dass das James Webb-Weltraumteleskop nicht nur eines Tages, irgendwann in den nächsten Jahren, eines Tages, wenn alles gut geht und das Coronavirus es nicht erneut verzögert, startet und den Betrieb aufnimmt. Ein weiteres leistungsstarkes NASA-Weltraumteleskop namens WFIRST hat eine wichtige Phase durchlaufen und ist der Realität einen Schritt näher gekommen.
WFIRST steht für Wide Field Infrared Survey Telescope. Es wird ein 2,4-Meter-Objektiv haben, das genauso groß ist wie das Hubble-Objektiv. WFIRST wird jedoch ein weites Sichtfeld haben, das 100-mal größer ist als das von Hubble. Es werden zwei wissenschaftliche Instrumente mitgeführt: das Wide Field Instrument (WFI) und ein Coronagraphic Instrument. Es wird auch mit einer 300-Megapixel-Kamera ausgestattet sein.
Obwohl das Wort Infrarot im Namen des Teleskops vorkommt, wird es auch im sichtbaren Licht beobachtet. Laut einer Pressemitteilung der NASA wird WFIRST in der Lage sein, "... schwache Infrarotsignale aus dem gesamten Kosmos zu erkennen und gleichzeitig enorme Panoramen des Universums zu erzeugen ...". Der Start ist für Mitte der 2020er Jahre geplant.
Nachdem die NASA kürzlich einen kritischen Meilenstein überschritten hatte, gab sie WFIRST die Erlaubnis, mit der Hardwareentwicklung und dem Testen zu beginnen. Das Design von WFIRST ist bereits weit fortgeschritten, und das Weltraumteleskop verwendet eine Menge Technologie, die bereits ausgereift ist. Dies ist einer der Gründe dafür, dass für das Projekt Entwicklungskosten von nur etwa 3,2 Milliarden US-Dollar veranschlagt werden, was weit unter dem Preis von JWST von etwa 10 Milliarden US-Dollar liegt.
Das Design von WFIRST erfordert eine Menge Technologie, die sich bereits bewährt hat, insbesondere Teleskopkomponenten in Hubble-Qualität. Die NASA sagt auch, dass ein Großteil des Designs auf Lehren basiert, die auf dem beschwerlichen Weg von James Webb zur Fertigstellung gezogen wurden.
Der nächste Schritt für WFIRST ist die Fertigstellung des Missionsdesigns. Die NASA wird Testeinheiten und technische Modelle bauen, um zu prüfen, ob das Design sowohl dem Start als auch eventuellen Operationen im Weltraum standhält. Nach dem Start betritt WFIRST am Sun-Earth LaGrange 2-Punkt eine Halo-Umlaufbahn, genau wie der JWST.
"Mit einer beispiellosen Kombination aus Breite und Tiefe wird WFIRST eine neue Ära in der Betrachtung unseres Universums einleiten."
Aus dem NASA-Video "Simuliertes Bild zeigt die Leistung von WFIRST der NASA."
WFIRST hat wirklich interessante wissenschaftliche Ziele. Als Infrarot-Teleskop eignet es sich für größere Fragen zum Universum. Eines der Ziele ist es, einige der Fragen zur Dunklen Energie zu beantworten, der Kraft, die die Expansion des Universums antreibt. Kosmologen möchten wissen, wie sich die dunkle Energie im Laufe der Zeit verändert hat und wie und warum sich die Expansion des Universums beschleunigt.
Das Teleskop wird auch an Exoplaneten arbeiten, einem der wichtigsten Themen der Astronomie. Wir wissen immer noch nicht, wie häufig Sonnensysteme wie unsere sind und wie die Bewohnbarkeit bestimmt wird. WFIRST hilft Astronomen bei der Beantwortung dieser Fragen.
Es wird seinen Koronagraph verwenden, um große Exoplaneten direkt abzubilden. Es werden auch Spektren dieser Planeten benötigt, um ihre atmosphärische Zusammensetzung zu bestimmen, was uns hilft, Biosignaturen zu erkennen.
Eines der interessantesten Ziele von WFIRST ist eine Exoplaneten-Volkszählung. Die NASA plant, das Phänomen der Mikrolinse zu nutzen, um eine statistische Zählung von Exoplaneten in der Milchstraße durchzuführen. Mikrolinsen sind, wenn sich ein unsichtbarer Planet außerhalb unseres eigenen Sonnensystems vor einem entfernten Hintergrundstern bewegt. Die Schwerkraft des Planeten wirkt als Linse, vergrößert das Sternenlicht und lässt es heller erscheinen. Die NASA geht davon aus, dass WFIRST auf diese Weise Tausende von Exoplaneten entdecken wird, wobei einige Dokumente 70.000 Exoplaneten vorschlagen.
Das Teleskop wird auch andere Fragen beantworten, sobald diese festgelegt sind. Die Weltraumforschung - und Weltraumteleskope - sind voller Überraschungen, daher wird es wahrscheinlich Entdeckungen geben, die wir vorher nicht vorhersagen können, und einige überraschende Ergebnisse.
WFIRST liefert die gleichen hochauflösenden Bilder wie Hubble, jedoch mit einem viel größeren Sichtfeld. Vor ein paar Monaten veröffentlichte die NASA ein Video, das die Leistung von WFIRST zeigt. Wie das Video zeigt, mussten für ein Hubble-Porträt der Andromeda-Galaxie über 400 Einzelbilder aufgenommen und zu einem zusammengesetzt werden. Der Hubble hat auch 4 Jahre dafür gebraucht. Der leistungsstarke WFIRST kann mit nur zwei Bildern ein ähnliches Mosaik erstellen. Und es dauert nur etwa 90 Minuten, um die beiden zu erfassen.
Obwohl WFIRST ein Infrarot-Teleskop ist, unterscheidet es sich in mehreren Punkten vom JWST - das auch ein Infrarot-Zielfernrohr ist. Während WFIRST einen Panoramablick auf den Kosmos bietet, ist JWST im Infrarotbereich viel empfindlicher. Die Sensibilität von JWST hat jedoch ihren Preis. Für diese Beobachtungen ist extreme Kälte erforderlich, und das Teleskop verfügt über einen komplexen und kritischen Sonnenschutz, um es kühl zu halten. Dieser Sonnenschutz muss zum Start gefaltet und in die Rakete gepackt und eingesetzt werden, bevor der JWST seinen Betrieb aufnimmt.
WFIRST ist ebenfalls ein Infrarot-Teleskop, erfordert jedoch nicht die gleiche niedrige Betriebstemperatur. Es braucht noch ein Kühlsystem, aber keinen unhandlichen und technologisch komplexen Sonnenschutz. Die Betriebstemperatur von JWST beträgt 50 Kelvin (-223 ° C oder -370 ° F). Die Betriebstemperatur von WFIRST ist noch nicht festgelegt, laut NASA-Konstruktionsdokumenten liegt sie jedoch bei etwa 200 Kelvin (-73 ° C oder -100 ° F).
Sowohl JWST als auch WFIRST sind Infrarotbereiche, und ihre Missionen können sich in gewisser Weise überschneiden. Wenn WFIRST etwas von besonderem Interesse findet, kann JWST es mit größerer Infrarotempfindlichkeit beobachten. Diese Art der Überlappung ist ein Baustein für Teleskopmissionen und -entwürfe. Zum Beispiel wird das bevorstehende Vera C. Rubin Observatorium, das später in diesem Jahr das erste Licht sehen soll, den Himmel auf vorübergehende Objekte untersuchen. Wenn so etwas wie eine Supernova entdeckt wird, müssen andere Teleskope sie genauer beobachten.
Derzeit wird WFIRST nur bis September 2020 finanziert. Die NASA trifft diese administrativen Vorsichtsmaßnahmen, weil sie das James Webb fertigstellen und in Betrieb nehmen wollen. Zwei gleichzeitig laufende große und komplexe Projekte - beide Weltraumteleskope - erschweren beide Projekte.
Der vorläufige Starttermin von WFIRST liegt irgendwann im Jahr 2025. Die geplante Missionsdauer beträgt fünf Jahre.
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