1996 – Webb-teleskopets grundrids tegnes

Allerede i 1980’erne pusler tankerne om et fremtidigt kæmpeteleskop på gangene hos Nasa.

Visionerne tager særligt fart efter rumteleskopet Hubble i 1990 bliver opsendt med et defekt hovedspejl. Selvom problemet i 1993 bliver løst, har tanken om et langt større rumteleskop slået rod.

I 1996 foreslår en komité, at Nasa påbegynder udviklingen af the Next Generation Space Telescope, der skal kunne se infrarødt lys fra de tidligste galaksers fødsel.

Skitser af James Webb-teleskopet

James Webb-teleskopets endelige form er allerede genkendelig i de tidlige skitser fra 1996.

© P.Bély/GSFC

2007 – Nasa misser oprindeligt opsendelsestidspunkt

Op gennem 1990’erne opererer Nasa under mantraet ”hurtigere, bedre og billigere”, og ambitiøse planer om et rumteleskop med et spejl på otte meter, et prisskilt på blot 500 millioner dollar og en opsendelse i det kommende årti tager form.

Ved årtusindeskiftet står det dog allerede klart, at hverken tidsplan eller budgetramme bliver overholdt.

James Webb nederst til venstre i 1962

I september 2002 bliver det projekterede rumteleskop opkaldt efter James E. Webb (nederst til venstre), der stod i spidsen for Nasa under 60’ernes månemissioner. Navnet får kritik i 2021, da administratoren beskyldes for at tage del i statslige massefyringer af homoseksuelle. Nasa kalder beskyldningerne grundløse.

© NASA

Da den oprindelige opsendelsesdato oprinder i 2007, har James Webb Space Telescope (JWST), som den officielle titel lyder, allerede overskredet det oprindelige budget med en halv milliard dollar – og konstruktionen er ikke engang begyndt endnu.

2008 – Opbygningen af verdens største rumteleskop begynder

Webb-teleskopets konstruktionsfase går først i gang i 2008. På daværende tidspunkt skal opsendelsen ske i 2014.

Teleskopet består overordnet af to store komponenter:

  • En instrumentpakke og hovedspejl på 6,5 meter i diameter sammensat af 18 mindre, bevægelige segmenter
  • En solskærm på størrelse med en tennisbane, der blokerer for stråling fra både Solen og Jorden.

2011 – Repræsentanternes Hus dropper Webb-teleskopet

Selvom 75 procent af komponenterne er ved at blive bygget, og milliarder af dollar er brugt, vælger en komité i Repræsentanternes Hus i juli 2011 at droppe Webb-teleskopet grundet massive budgetskred. Dengang vurderes den endelige pris for rumteleskopet at lande på 6,5 milliarder dollar.

Beslutningen bliver i november omstødt i Kongressen efter massivt offentligt pres.

2011 – Konstruktionsfasen indleder sin slutspurt

Først i 2011 ved Nasa, om et rumfartøj i Webb-teleskopets størrelse kan konstrueres med tilpas lav vægt, som ifølge beregninger i 1990’erne var nødvendig for opsendelse.

I 2011 gennemgår JWST en revisionsfase, der viser at vejen til den endelige konstruktionsfase – Fase C – er banet for rumteleskopet.

Undervejs har udviklingen medført adskillige rumteknologiske nybrud. Fx har de infrarøde kamerasensorer, Webb-teleskopet skal bruge til at opfange lys, allerede forbedret teleskoper her på Jorden.

Opsendelsesdatoen bliver yderligere udskudt til 2018.

JWST i 2010 under testfase

Under testfasen bliver kæmpeteleskopets spejle blandt andet testet i ekstreme minusgrader.

© NASA/MSFC/David Higginbotham/Emmett Given

2016-2021 – Testfase afslører graverende fejl

Et teleskop, der skal opsendes til det såkaldte Lagrange-punkt 2 – L2 – 1,5 millioner kilometer fra Jorden, er ikke muligt at opdatere eller servicere. Hvis JWST fejler som Hubble-teleskopet, vil konsekvenserne være katastrofale og fiaskoen komplet.

I november 2016 står Webb-teleskopet færdigt, men af frygt for fejl går Nasa minutiøst hver komponent i teleskopet igennem.

Forskerne finder 344 potentielt fatale fejl. Da en test i 2018 river flænger i solsejlet, må JWST tilbage på tegnebrættet og opsendelsen skubbes ad flere omgange.

25. december 2021 – Verdens største rumteleskop letter fra Jorden

De sidste fejl udbedres 15. december, og endelig – 14 år senere end planlagt – letter Webb-teleskopet fra Jorden 25. december 2021 i snuden på en Ariane 5-løfteraket.

På dette tidspunkt vurderes Webb-teleskopets samlede pris for hele levetiden at ende på 9,7 milliarder dollar.

Straks efter teleskopet er frakoblet fra løfterakettens sidste trin, begynder det strømproducerede solcellepanel automatisk at udfolde sig.

Opsendelsen går ifølge Nasa problemfrit, og teleskopet sendes afsted i en perfekt bane. Tre gange undervejs tænder teleskopet motorerne for at holde kursen mod sit endemål L2.

En upræcis opsendelse ville have været katastrofal, da teleskopets bagside altid skal vende mod Solen for at skærme de følsomme instrumenter.

VIDEO: Se Webb-teleskopets fejlfri opsendelse

  1. december begynder den beskyttende solskærm at udfolde sig.

8. januar 2022 – Guldspejl udfolder sig som sommerfugl

På vej mod L2 udfolder Webb-teleskopet sit hovedspejl, der som sommerfuglevinger har været klappet op. 8. januar er processen færdig.

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.

Spejlet er opbygget af 18 sekskantede segmenter i en bikagestruktur.

Hvert segment består af beryllium beklædt med et tyndt lag guld, som effektivt reflekterer infrarødt lys. Bagsiden er udhulet for at nedbringe vægten, så spejlet sammenlagt kun vejer en tiendedel pr. kubikcentimeter, sammenlignet med Hubble-teleskopets spejl.

12.-22. januar 2022 – Hvert spejl klargøres enkeltvis

Over ti dage aktiverer Nasa møjsommeligt spejlene enkeltvis. Hver af de 18 segmenter skal ved hjælp af 126 mikromotorer flyttes 12,5 mm i bittesmå ryk fra deres sikre transportposition.

Hver dag flytter et segment sig ca. 1 mm mod et nulpunkt, hvor alle segmenter fungerer som ét stort. Kun ét segment kan flyttes ad gangen.

Nasas rumforskere 1,5 millioner km borte kan fjernstyre motorerne, så de flytter sig en milliardende-del af en meter. Når teleskopet bliver aktivt, vil en justering være nødvendig med ca. fem dages mellemrum.

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

Intet tidligere teleskop har haft et segmenteret hovedspejl, men for JWST er konstruktionen nødvendig for at få plads til teleskopet i opsendelsesraketten.

23. januar 2022 – Webb-teleskopet går i kredsløb om fikspunkt

En lille måned efter opsendelsen når JWST frem til Lagrange-punktet L2, hvor tyngdekraften fra Solen og Jorden udligner centrifugalkraften fra et mindre, tredje objekt, som her et teleskop.

Webb-teleskopet kan parkeres i et såkaldt gloriekredsløb rundt om L2, og holde placeringen med et minimalt brændstofforbrug.

Ydermere kan teleskopet i L2 konstant vende ryggen til lyskilder som Solen, Jorden og sågar Månen, der kan forstyrre observationerne.

Lagrangepunktet L2, som Webbteleskopet kredser om, ligger næsten fire gange så langt væk som Månen.

© ESA

Januar-april 2022 – Kølesystem afslører det usynlige univers

Når spejlene er nulstillet, begynder finjusteringen, der varer tre måneder. Her skal samtlige spejle og instrumenter testes og optimeres ét efter ét.

Webb-teleskopet er bygget til at tage skarpe billeder af usynligt, infrarødt lys – særligt med bølgelængder på omkring 2 mikrometer. Hvis teleskopet virker optimalt her, vil den også tage udmærkede billeder i den øvrige del af det infrarøde spektrum, som JWST dækker.

JWST spektrum for infrarødt lys

JWST kan se infrarødt lys i en stor del af det spektrum, andre rumteleskoper ikke kan.

© NASA/J. Olmstead (STScI)

Infrarød stråling kaldes hyppigt varmestråling, og for at lave præcise målinger af strålingen, beror James Webb-teleskopet på konstante, ultralave temperaturer. Fra januar til april bliver instrumenterne derfor gradvist kølet ned til -223 grader eller derunder vha. et heliumbaseret kølesystem ombord.

Instrumentet MIRI, der observerer lys i bølgelængder fra 5-27 mikrometer, skal fx holdes nedkølet til -267 grader for at fungere.

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

24. april 2022 – Kæmpeteleskop åbner øjnene første gang

Efter omkring fire måneder er alle instrumenter klar, og JWST er klar til første gang at rette blikket mod stjernerne. De første observationer – såkaldt first light – vil være slørede, fordi justeringen pågår.

Nasa spår, at de første skarpe billeder kommer omkring 24. april.

Den Store Magellanske Sky

De første objekter Webb-teleskopet undersøger ligger i den Store Magellanske Sky – en nærliggende dværggalakse.

© ESA/NASA/JPL-Caltech/STScI

25. juni 2022 – Webb-teleskopet trækker i arbejdstøjet

Ca. seks måneder efter opsendelse begynder Nasas milliardinvestering at betale sig tilbage, når den videnskabelige mission begynder.

JWST kan levere mindst fem gange skarpere billeder, end infrarøde teleskoper på Jorden kan frembringe.

2027 – Videnskabsmission varer foreløbigt fem år

Webb-teleskopets indledende videnskabelige mission er berammet til at vare indtil 2027. Til den tid håber astronomer, at teleskopet har opklaret nogle af de største gåder i og udenfor vores galakse.

Fx skal JWST undersøge, hvornår de første galakser opstod i tiden efter Big Bang og opsnuse spor af liv på fjerne planeter.

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.

+2032 – Fejlfri opsendelse forlænger levetiden

Da JWST løbende skal bruge brændstof for at holde sig på plads, bestemmer brændstoføkonomien teleskopets egentlige levetid.

Fordi opsendelsen forløb upåklageligt og krævede mindre brændstof end beregnet, forventer Nasa, at kæmpeteleskopet kan fortsætte de skelsættende observationer i mindst ti år – og formentlig meget længere.