James Webb ariane rumteleskop

Nyt teleskop viser os det usynlige univers

Efter 14 års forsinkelse kan NASA nu opsende verdens største rumteleskop. Fra sit udsigtspunkt 1,5 mio. kilometer væk vil Webbteleskopet vise os objekter i universet, vi aldrig før har set. Men først skal teleskopet folde sig ud som en sommerfugl.

Efter 14 års forsinkelse kan NASA nu opsende verdens største rumteleskop. Fra sit udsigtspunkt 1,5 mio. kilometer væk vil Webbteleskopet vise os objekter i universet, vi aldrig før har set. Men først skal teleskopet folde sig ud som en sommerfugl.

D. Ducros/ESA

En af verdens største rumraketter står klar på affyringsrampen i den europæiske rumhavn i Fransk Guyana i Sydamerika, ikke langt fra ækvator. På toppen af den 53 meter høje raket er der kun lige blevet plads til det enorme rumteleskop James Webb. Nu skal det sendes halvanden million kilometer ud i rummet.

Årets vigtigste opsendelse starter i det øjeblik, nedtællingen når 0, og Ariane 5-raketten løfter sig mod himlen. Kraften fra tre store raketmotorer får den til at accelerere hurtigt opad, så den bryder igennem lydmuren efter mindre end et minut.

Raketten farer mod himlen, og der går kun få minutter, før den er nået ud i rummet. I kontrolcenteret er der euforisk glæde over den vellykkede affyring. Den markerer starten på en uhyre vigtig mission, der skal vare i ti år.

Sådan kommer scenariet forhåbentlig til at udspille sig sidst på efteråret, når Webbteleskopet endelig sendes op.

James Webb-teleskopet vil gøre historien om universet langt mere detaljeret.

Teleskopet, som har fået navn efter den tidligere topchef i NASA James Webb, er det suverænt største, kraftigste og mest komplicerede rumteleskop, der er konstrueret, og det vil revolutionere astronomien.

Det vil tillade astronomerne at se længere ud i rummet end nogensinde før, fotografere og analysere hidtil usete exoplaneter, stjerner og galakser og skrive universets historie med flere detaljer, end det er muligt i dag.

Astronomer har glædet sig i 20 år

Men selv hvis opsendelsen går godt, er der utrolig meget, der kan gå galt, på turen ud mod rumteleskopets bestemmelsessted.

Teleskopet er så stort, at det kun kan være i rumraketten, hvis det er foldet godt sammen. Ved opsendelsen ligger det i toppen af raketten som en sommerfugl, der venter på at komme ud af sin puppe.

James Webb rumteleskop

På rejsen ud i rummet er James Webb-teleskopet foldet sammen, så det kan være i spidsen af Ariane 5-raketten.

© Chris Gunn/NASA

Først når alle teleskopets dele har foldet sig korrekt ud, kan de mere end 1000 mennesker fra 17 forskellige lande, der har været med til at designe, bygge, teste og opsende teleskopet, ånde lettet op.

Det samme kan de tusindvis af forskere, der i over 20 år har ventet på at modtage data fra den nye udkigspost i rummet.

James Webb-teleskopet skal 1,5 millioner kilometer ud i rummet, og turen tager 29 døgn. Undervejs folder rumteleskopet sig ud, så det er klar til at tage hidtil uopnåelige billeder af vores univers.

James Webb teleskop trin 1
© NASA

1. Teleskopet slipper raketten

En halv time efter affyringen har den mægtige Ariane 5-raket klaret jobbet med at få sendt rumteleskopet godt afsted mod sin endelige bane. Øverste rakettrin frigøres fra teleskopet, der klarer resten af turen på egen hånd.

James Webb teleskop trin 2
© NASA

2. Solskærmen ruller sig ud

Efter tre døgn har teleskopet passeret Månen og begynder nu at udfolde den 150 kvadratmeter store solskærm. Det tager et par døgn at få den spændt ud, så der er den rette afstand mellem de fem lag, skærmen består af.

James Webb teleskop trin 3
© NASA

3. Spejlene sættes på plads

11 døgn efter opsendelsen skal spejlsystemet på plads. Først udløses bommen med det sekundære spejl. Derefter udfoldes hovedspejlet, så alle 18 spejlsegmenter ender med at sidde helt tæt og udgøre ét stort spejl.

Når raketten har gjort sit job og sendt rumteleskopet i den rigtige retning mod sin endelige destination, er næste kritiske fase udfoldningen af den enorme solskærm.

Teleskopets instrumenter tåler ikke varme; de fungerer bedst i ekstrem kulde. Derfor er det altafgørende for missionen, at en drageformet solskærm folder sig korrekt ud i rummet.

I udspændt tilstand måler solskærmen 21,2 meter på den længste led og 14,2 meter på den korteste. Den består af fem lag plastikfilm, der er tyndere end et menneskehår.

Hvert lag er belagt med et ultratyndt lag aluminium, som reflekterer Solens stråler og kaster dem tilbage ud i rummet, så de ikke når frem til de følsomme instrumenter.

Solskærmen virker som en solcreme med faktor 1.200.000.

At få pakket cirka 750 kvadratmeter plastikmembraner sammen på en måde, så de ved hjælp af teleskopstænger automatisk folder sig ud til en perfekt, femdobbelt parasol på størrelse med en tennisbane et sted langt ude i rummet, er en ingeniørbedrift af dimensioner.

Der vil utvivlsomt blive bidt en del negle, mens teknikerne venter på meldinger fra teleskopets overvågningssystemer.

Men hvis alt går, som det skal, vil solskærmen give teleskopet en beskyttelse, som svarer til en solcreme med faktor 1.200.000. Det betyder, at temperaturen på skyggesiden af skærmen kommer ned på minus 225 °C.

Det er i øvrigt stadig for varmt til et af instrumenterne, der ved hjælp af flydende helium køles yderligere ned til minus 266 °C, blot syv grader over det absolutte nulpunkt.

James Webb solskærm test

I laboratoriet har NASA’s teknikere testet udfoldningen af James Webb-teleskopets solskærm, som består af 750 kvadratmeter plastfolie. I rummet skal teleskopet klare opgaven på egen hånd.

© Chris Gunn/NASA

Når solskærmen har foldet sig ud, kommer turen til det store spejl, der skal opfange og koncentrere det svage lys fra fjerne himmellegemer. Det vil også være foldet sammen, indtil teleskopet er langt ude i rummet.

Spejlet består af 18 sekskantede segmenter, der hver måler 1,32 meter fra side til side, og kun 12 af dem kan være i rumraketten i ét stykke. De sidste seks spejlsegmenter er monteret på to store flapper, hver med tre spejle, der drejer sig ind på plads og bliver låst fast.

James Webb solskærm test

Teleskopets spejle udfoldes i to trin. Først skydes det sekundære spejl ud fra hovedspejlet. Dernæst foldes de to store flapper i hovedspejlet ud.

© NASA

Når både solskærmen og hovedspejlet er udfoldet, mangler rumteleskopet blot at foretage en kurskorrektion for at komme ud i den endelige bane, hvor det skal tilbringe resten af sin levetid.

Vender ryggen til Jorden

Teleskopet skal kredse om et punkt, der kaldes L2, halvanden million kilometer fra Jorden i retning væk fra Solen. Her bliver teleskopet anbragt i en bane, der er forholdsvis stabil, så der ikke er behov for ret meget brændstof for at blive derude.

Og endnu vigtigere: Ved L2 kan teleskopet altid vende ryggen til både Solen og Jorden samtidig.

James Webb teleskop L2

James Webb-teleskopet skal kredse om punktet L2, som ligger 1,5 mio. km fra Jorden – næsten fire gange så langt væk som Månen.

© ESA

Teleskopet er så følsomt, at lyset eller varmestrålingen fra Solen, Jorden eller for den sags skyld Månen ville ødelægge målingerne, så det er vigtigt, at solskærmen altid blokerer for udsynet til alle tre himmellegemer. Så kan selve teleskopet til gengæld fokusere på fjernere himmellegemer længere ude i universet.

Hvis alt flasker sig, så Webbteleskopet kommer frem til sin bane i fuldt udfoldet tilstand, kan den videnskabelige mission med at indsamle uvurderlige informationer om vores univers endelig begynde.

Opsendelsen blev forsinket i 14 år

Vejen mod opsendelsen af det ti milliarder dollars dyre rumteleskop, som USA, Canada og en række europæiske lande står bag, har været lang og besværlig.

Teleskopet har været under udvikling siden slutningen af 1990’erne, og ifølge de oprindelige planer skulle det have været sendt op i 2007.

En række tekniske udfordringer, problemer med at få finansieret det kostbare teleskop og senest coronapandemien har forsinket opsendelsen, men nu har teleskopet gennemgået de sidste af en usædvanlig lang række tests og er fuldstændig klar til at rejse ud i rummet.

James Webb trykkammer test

I en test på 100 dage blev James Webb-teleskopet spærret inde i NASA’s kombinerede vakuum- og frysekammer, hvor optikken og instrumenterne blev udsat for forhold, der svarer til rummet.

© Desiree Stover/NASA

I løbet af sensommeren blev rumteleskopet pakket ned i en stor container og sejlet fra USA til rumhavnen i Fransk Guyana. Alt er klar til opsendelsen den 31. oktober, men tidspunktet kan stadig nå at rykke sig en smule, hvis vejret eller tekniske problemer med rumraketten kommer i vejen.

Stort spejl giver længere udsyn

I årtier har astronomerne ventet tålmodigt på et nyt, stort rumteleskop, som kan blive en værdig efterfølger til det berømte Hubbleteleskop, der har tjent dem godt siden 1990.

De vil juble, når de første videnskabelige data begynder at strømme ind i løbet af 2022, for Webbteleskopet er ikke blot en moderne udgave af Hubbleteleskopet, men meget mere end det.

Først og fremmest er det langt større end forgængeren. Hvor Hubble er udstyret med et rundt spejl med et areal på 4,5 kvadratmeter, er Webbs mangekantede spejl på 25 kvadratmeter.

Spejlets størrelse afgør, hvor meget af det svage lys fra meget fjerne objekter teleskopet kan indsamle. Jo større spejl, desto længere væk kan teleskopet se. Desuden vil et stort spejl give større skarphed og flere detaljer på billederne.

James Webb Hubble teleskop

James Webb-teleskopets spejl (th.) er mere end fem gange så stort som Hubble-teleskopets (tv.) og vil derfor give mere detaljerede billeder.

© M. Kornmesser/ESA

Men lige så vigtigt er det, at det nye rumteleskop ikke vil se universet på samme måde, som vi gør med vores øjne, og som Hubbleteleskopet primært er designet til.

I stedet skal det observere det infrarøde univers, der ellers er usynligt for os. Det er også grunden til, at Webbteleskopet skal meget længere ud i rummet end Hubbleteleskopet, som kredser i en beskeden højde på cirka 540 kilometer over jordoverfladen. Her ville de infrarøde målinger blive forstyrret af varmestrålingen fra Jorden.

Infrarødt syn kræver guldspejle

Hubbleteleskopets spejl er belagt med aluminium, som er perfekt til at reflektere synligt lys og sende det videre til teleskopets kameraer. Men netop fordi det nye rumteleskop er infrarødt, kan aluminium eller et andet sølvblankt materiale ikke bruges. I stedet er spejlene belagt med rent guld, som reflekterer infrarødt lys langt bedre.

James Webb stjernetåge

Med sit større spejl og sine infrarøde optagelser (th.) vil James Webb-teleskopet bl.a. kunne se gennem stjernetåger og opdage stjerner, som er usynlige med almindelige teleskoper (tv.).

© AURA/STScI/ESA/NASA

Astronomerne vil ikke modtage de samme flotte, naturtro billeder, vi kender fra andre teleskoper, men i stedet billeder, hvor det infrarøde lys er “oversat” til noget, vi kan se. Hele idéen er da også, at vi endelig vil få himmellegemer at se, som hidtil har været skjulte for os.

På jagt efter liv i rummet

I modsætning til synligt lys kan infrarødt lys trænge igennem de kolossale støvskyer, hvor nye stjerner med tilhørende planeter dannes. Med det nye teleskop kan forskerne observere forskellige faser af stjernernes fødsel, og de vil ovenikøbet kunne se, hvordan støv og gas samler sig til planeter omkring dem.

Siden 1995 har astronomer opdaget flere tusind planeter om fremmede stjerner, og det står nu klart, at der kredser planeter om de fleste af stjernerne på himlen. Næste skridt bliver at finde ud af, om nogle af exoplaneterne kan være hjem for levende væsener.

James Webb-teleskopet tager temperaturen på exoplaneterne.

Webbteleskopets infrarøde kameraer kan opfange den varmestråling, de fjerne planeter afgiver, og dermed tage temperaturen på dem, samtidig med at de fotograferes.

Desuden gemmer den infrarøde stråling informationer om luftkvaliteten på planeterne. En del af teleskopets instrumentpakke er spektrografer, som opdeler det infrarøde lys i de enkelte bølgelængder, det består af, og sammensætningen af bølgelængder kan bruges til at fastslå, hvilke gasser der er til stede i atmosfæren.

På den måde kan astronomerne både få viden om livsvilkårene på planeten og måske endda finde stoffer, som tyder på biologisk aktivitet. Webbteleskopet vil derfor kunne bringe os nærmere svaret på, om vi er alene i universet.

En anden af universets store hemmeligheder kan også kun afsløres med et stort, infrarødt rumteleskop. Sådan et skal der til, hvis astronomerne skal have en chance for at få øje på de allerførste stjerner, der blev tændt helt tilbage i universets barndom.

Det første lys bliver synligt

Det lys, de første stjerner og galakser udsendte dengang for mere end 13 milliarder år siden, findes ikke længere som synligt lys. I takt med at universet har udvidet sig, er lysbølgerne blevet trukket ud, så bølgelængden er blevet større.

Dermed har det synlige lys forvandlet sig til infrarød stråling med de bølgelængder, som det nye rumteleskop er designet til at opfange.

James Webb teleskop mælkevejen

© NASA & Shutterstock

5 gåder venter på James Webb-teleskopet

Tusindvis af astrofysikere drømmer om at få lov til at bruge James Webb-teleskopet til deres observationer. De håber alle at få svar på nogle af de største spørgsmål inden for astronomien.

De første galakser
© M. Kornmesser/ESO

1. Hvornår opstod de første galakser?

Universet har udvidet sig gennem hele sit liv på 13,8 milliarder år, og de allerførste stjerner og galakser er nu milliarder af lysår væk. Lyset fra dem er i dag forvandlet til infrarøde bølgelængder, som James Webb-teleskopet kan se.

Exoplaneter
© N. Risinger/M. Kornmesser/ESO

2. Kan exoplaneter rumme liv?

James Webb-teleskopet kan fotografere exoplaneter og måle, om deres atmosfærer indeholder ilt, metan, vanddamp eller andre gasarter, som kan være tegn på liv. Det gælder fx på kloderne omkring stjernen TRAPPIST-1.

Nye solsystemer
© C. Carreau/ESA

3. Hvordan dannes nye solsystemer?

Forskerne mener, at stjerner og deres planeter dannes, når en sky af brintmolekyler og støv kollapser. James Webb-teleskopet kan vise, om de har ret, fordi teleskopet kan se gennem de stjernetåger, hvor dannelsen foregår.

Neptun og Uranus
© Shutterstock

4. Hvad er Neptun og Uranus lavet af?

James Webb-teleskopet vil gøre os klogere på de to yderste planeter i Solsystemet, Uranus og Neptun. Teleskopet skal bl.a. tage temperaturen på dem og kortlægge den kemiske sammensætning af deres yderste lag.

Mørkt stof
© Science Photo Library

5. Hvordan fordeler mørkt stof sig?

Langt størstedelen af stoffet i universet er usynligt, fordi det hverken udsender eller absorberer lys. Men det mørke stof afbøjer lysets bane, og den effekt kan James Webb-teleskopet se og dermed kortlægge stoffets fordeling.

Astronomerne har en teori om, at de første stjerner var meget anderledes end dem, vi ser på himlen i dag, fordi sammensætningen af grundstoffer var anderledes dengang – der fandtes stort set kun brint og helium i universet.

Det kan have givet nogle ekstremt store og lysstærke stjerner, der hurtigt brændte ud. De kan ikke ses med Hubbleteleskopet eller andre eksisterende teleskoper, men Webbteleskopet burde kunne opfange lyset fra dem og de tidlige galakser, de blev dannet i.

Kæmpeantenner står klar

Med sit infrarøde syn er teleskopet en slags tidsmaskine, som giver forskerne adgang til hele universets historie. Fra sin udkigspost 1,5 millioner kilometer væk vil det transmittere data til Jorden via NASA’s Deep Space Network, der består af enorme radioantenner placeret i Australien, Spanien og USA.

De største af antennerne er 70 meter i diameter, så trods den store afstand får de ikke svært ved at opfange radiosignalerne fra teleskopet.

Men før Webbteleskopet kan sende sine epokegørende data hjem til forskerne, skal det først sendes op, og her må intet gå galt.

VIDEO: Følg James Webb-teleskopets rejse minut for minut

Hvis rumraketten eksploderer under opsendelsen, solskærmen ikke folder sig ordentligt ud, eller spejlene ikke finder deres rette plads ude i rummet, er ti milliarder dollars og mange års arbejde for tusindvis af mennesker spildt. Der er ingen mulighed for at sende astronauter ud og reparere på teleskopet, når det først er sendt afsted.

De kommende måneder bliver nervepirrende, men forhåbentlig bliver alle anstrengelserne belønnet med fantastisk ny viden om vores univers.