Ein Spiegel mit 6,5 Meter Durchmesser und ein Sonnenschutz, groß wie ein Tennisplatz: Mit dem Webb-Teleskop haben Forscher große Dinge vor.

Foto: Nasa / AP

Um die Errungenschaften, die das James-Webb-Weltraumteleskop bringen wird, zu versinnbildlichen, wühlen die leitenden Wissenschafter tief in der Kiste der vielsagenden Sprachbilder: Wie Archäologen würden die Astrophysiker sich mit dem Teleskop zurück in die Entstehungszeit des Universums graben.

Man werde einen Blick auf die "ursprünglichste Quelle des atemberaubenden kosmischen Ozeans" werfen können, dessen Teil wir sind. Überhaupt werde das Gerät nicht nur verändern, was wir wissen, sondern sogar die Art, wie wir Menschen denken.

Der erste Starttermin für das Teleskop war 2011. Und bei einem kürzlichen Medienbriefing der europäischen Weltraumagentur Esa, die an Webb mit ihren Pendants in den USA und Kanada, Nasa und CSA, zusammenarbeitet, klang es fast so, als müsste man die lange Wartezeit mit einiger Metaphernpracht ausgleichen.

Aus dem präsentierten Ablaufplan des Launchs – Webb soll per Ariane-5-Rakete vom europäischen Weltraumhafen Kourou in Französisch-Guayana aus ins All starten – geht aber gleich noch eine weitere Verschiebung hervor. Der zuletzt geplante Start Ende Oktober 2021 wird wohl erneut wenige Wochen nach hinten verlegt.

Geht alles glatt, könnte das Teleskop Mitte Dezember die vierwöchige Reise zum eineinhalb Millionen Kilometer entfernten zweiten Lagrange-Punkt hinter sich haben – ein Sonnenorbit, in dem antriebslos geparkt werden kann.

Atemberaubende Komplexität

Es wird also ernst – und spannend. Die atemberaubende Komplexität der Konstruktion legt nahe, dass viel schiefgehen kann – was bei Gesamtentwicklungskosten von acht Milliarden Euro nicht optimal wäre. Am Esa-Anteil von etwa 700 Millionen Euro ist auch Österreich mit Mitteln des Innovationsministeriums beteiligt. Esa-Wissenschaftsdirektor Günther Hasinger spricht gar von "30 Tagen Terror", frei nach den "sieben Minuten Terror", die bei den Nasa-Landungen auf dem Mars sprichwörtlich wurden.

30 Tage – etwa so lange dauert es nämlich, bis das Teleskop nach Ankunft am Zielort einsatzfähig ist. Der mit 6,5 Meter Durchmesser bisher größte Spiegel im All – er besteht aus 18 mit Gold bedampften Beryllium-Elementen – muss genauso wie die Solarpaneele und ein tennisplatzgroßer Sonnenschutz aufgefaltet werden. Batterien müssen geladen, Antennen ausgefahren werden, erklärt Nasa-Wissenschaftsdirektor Thomas Zurbuchen, der das Gerät mit "Transformern" aus der Comicwelt vergleicht.

Läuft das alles glatt, folgt das Kalibrieren von Spiegeln und Instrumenten und eine langsame Abkühlungsphase – immerhin soll Webb im Infrarotbereich aufnehmen und muss also von der Wärmestrahlung der Sonne gut abgeschirmt sein. Bis ein erstes Bild in höchster Auflösung vorliegt, werden nach der Ankunft etwa zwei Monate vergehen, schätzt Zurbuchen – frühestens ist also Mitte Februar damit zu rechnen. Probeaufnahmen könnte es bereits davor geben.

Ein junges Universum

Webb gilt als 100-mal sensitiver als das langgediente Hubble-Teleskop mit 2,4 Meter Spiegeldurchmesser, auf dem ein großer Teil des aktuellen astrophysikalischen Wissens aufbaut. Bilder und Daten werden detaillierter und höher aufgelöst sein, man wird viel weiter in die Vergangenheit des Universums blicken können – bis zu der Zeit von 100 bis 250 Millionen Jahren nach dem Urknall.

Damit werden die ersten Sterne und Galaxien, die sich formiert haben, beobachtbar – und damit ein Universum, das beinahe nur aus Wasserstoff und Helium besteht, da in den Sternen noch kaum schwerere Elemente geformt wurden. Komponenten für das Instrument "NIRSpec", das an diesen Beobachtungen beteiligt ist, kommen übrigens auch aus Österreich. Weltraumzulieferer Ruag in Wien lieferte zwei Mechanismen des Infrarotauges, das in Kooperation von Nasa und Esa entstand.

Die Pillars of Creation (Säulen der Schöpfung) wurden vom Hubble-Weltraumteleskop 1995 und dann ein weiteres Mal 2014 (oberes Bild) aufgenommen.
Foto: NASA, ESA/Hubble, Hubble Heritage Team

Blick in die Sternenwiegen

Die Infrarotaufnahmen lassen darüber hinaus auch einen Blick in die Sternenwiegen des Alls zu. Nebelstrukturen wie die "Pillars of Creation" – als ikonische und oft reproduzierte Hubble-Aufnahme bekannt – werden "durchsichtig" und geben den Blick auf hunderttausende neugeborene Sterne frei: ein "Datenparadies" für Astrophysiker.

Zudem wird bei Webb die Erforschung von Exoplaneten im Fokus stehen. Das Licht, das durch ihre Atmosphären dringt, könnte Rückschluss auf Welten geben, die Leben zulassen. Natürlich wird das Teleskop auch auf die Planeten des hiesigen Sonnensystems gerichtet, um Details wie Sandstürme auf dem Mars zu erfassen.

Es ist keine Überraschung, dass die Astrophysiker Schlange stehen, um das Teleskop auf ihre Ziele ausrichten zu können. Vergeben wird "Webb-time" mittels eines Peer-Review-Prozesses: Die globale Weltraumforscher-Community wählt über renommierte Vertreter also letztendlich selbst aus, wer durchs Teleskop "blicken" darf.

Der Plan für das erste Jahr ist bereits fix. Beispielsweise steht das System Trappist-1, das mehrere Planeten in der habitablen Zone aufweist, auf dem Programm. Bei überraschenden Himmelsereignissen kann das Teleskop auch kurzfristig innerhalb von Tagen neu ausgerichtet werden.

Teamwork von Hubble und Webb

Webb ist auf eine Funktionsdauer von mindestens zehn Jahre optimiert. Die Hoffnung besteht, dass Hubble, das bereits 30 Dienstjahre hinter sich hat, noch eine Zeitlang parallel einsatzfähig ist. Beide Teleskope gemeinsam lassen Phänomene in einem enorm breiten Lichtspektrum vom mittleren Infrarot- bis zum UV-Bereich beobachten.

Doch anders als Hubble, zu dem Astronauten mehrmals zur Reparatur ausrücken mussten, kann Webb nicht repariert werden. Wenn etwas schiefgeht, könnte das das Ende der Mission bedeuten, bevor sie richtig begonnen hat.

Angesichts der aktuellen Verzögerung, die letztendlich durch Probleme bei Verkleidungselementen der Ariane-5-Rakete ausgelöst wurde, sagt Zurbuchen deshalb auch: "Wir starten erst dann, wenn wir fertig sind." (Alois Pumhösel, 9.6.2021)