James Webb Space Telescope (JWST). Afbeelding tegoed: NASA Klik om te vergroten
Carl Zeiss Optronics in Oberkochen, Duitsland, en het Max Planck Instituut voor Astronomie in Heidelberg (MPIA), ontwikkelen de belangrijkste fijnmechanische optische technologie voor twee instrumenten die deel gaan uitmaken van de James Webb Space Telescope (JWST). Onder leiding van de European Space Agency en NASA in de VS zal de JWST de komende acht jaar (met een spiegel van 6,5 meter) de opvolger worden van de legendarische HUBBLE Space Telescope. Carl Zeiss en het Max Planck Institute hebben op 29 november een contract getekend om samen te werken bij hun werkzaamheden aan de MIRI- en NIRSpec-instrumentatie van de JWST.
De JAMES WEBB-ruimtetelescoop zal de Hubble-ruimtetelescoop de komende decennia vervangen als het belangrijkste hulpmiddel voor astronomische waarneming. Het belangrijkste wetenschappelijke doel van de missie is het ontdekken van het 'eerste licht' van het vroege heelal - de vorming van de eerste sterren uit de langzaam afkoelende oerknal. Het licht van deze eerste sterren en sterrenstelsels is in het infraroodspectrum verschoven omdat de golflengte zo'n twintig keer is uitgestrekt, omdat het universum zich heeft uitgebreid. De infrarood (warme) straling van de telescoop en zijn instrumenten kan deze zwakke kosmische signalen verstoren. Om dit te voorkomen, moet de telescoop in wezen diepgevroren zijn.
Om deze reden zal de JWST worden gestationeerd op het "Lagrangian punt L2", 1,5 miljoen kilometer buiten de baan van de aarde. De zwaartekracht van de zon en de aarde balanceren elkaar op L2, zodat de JWST een positie synchroon met de zon en de aarde kan behouden, permanent aan de andere kant van de aarde dan de zon. Hier zullen de telescoop en zijn instrumenten afkoelen tot -230 graden Celsius. De extreem hoge gevoeligheid en resolutie van de enorme telescoop zal leiden tot geheel nieuwe inzichten over de vorming van sterren en planeten in de Melkweg. Deze onderzoeken zijn alleen mogelijk in het infraroodspectrum. In tegenstelling tot zichtbaar licht kan infrarood licht door de dikke gas- en stofwolken gaan, waarin planeten en sterren ontstaan, zonder merkbaar te worden verzwakt.
De telescoop en zijn instrumenten stellen hoge eisen. Ze zullen worden blootgesteld aan initiële spanning bij een acceleratie die veel hoger is dan die van de aarde en vervolgens worden afgekoeld tot een temperatuur die bijna het absolute nulpunt bereikt (-273 graden Celsius). Nadat de telescoop op de uiteindelijke locatie in gebruik is genomen, worden de astronomische instrumenten met een hoge mate van nauwkeurigheid afgesteld en moeten daar worden bewaard - ongeveer gelijk aan het richten van de naald op een afstand van één kilometer.
De ruimtetelescoop heeft drie instrumenten aan boord voor gegevensregistratie: MIRI, NIRSpec en NIRCam. MIRI en NIRSpec worden ontwikkeld en gebouwd in Europa. Carl Zeiss en de MPIA zullen als enige Europese vertegenwoordigers een grote bijdrage leveren aan beide instrumenten.
Voor de MIRI en NIRSpec levert Carl Zeiss de filter- en roosterwisselmechanismen waarmee de instrumenten nauwkeurig kunnen worden geconfigureerd voor verschillende soorten observatie. De MPIA zal ook deelnemen aan hun ontwikkeling en testen. Bovendien levert Carl Zeiss twee filter- en roostermechanismen voor het NIRSpec-instrument aan EADS Astrium. Het contract dat Carl Zeiss en de MPIA hebben ondertekend, bepaalt dat ze zullen samenwerken bij de productie van beide instrumenten.
De MIRI- en NIRSpec-mechanismen zijn soortgelijke, gerelateerde projecten. Hun ontwikkeling en testen zullen de komende tweeënhalf jaar plaatsvinden; daarna zullen Carl Zeiss en de MIPA ze installeren. Het is de bedoeling dat in 2013 een Europese Ariane 5-raket de JWST naar het Lagrangian-punt L2 zal brengen. De hele operatie met MIRI en NIRSpec wordt georganiseerd door de European Space Agency, het German Aerospace Center en de Max Planck Society.
Carl Zeiss en het Max Planck Instituut voor Astronomie hebben al met succes samengewerkt aan uitdagende projecten die ruimte-instrumenten ontwikkelen. Een voorbeeld is ISOPHOT, een belangrijke bijdrage aan het succes van de European Infrared Space Observatory, ISO. Onlangs begonnen ze samen te werken aan het PACS-instrument van het HERSCHEL European Space Observatory, dat in 2008 van start zou gaan.
Carl Zeiss en de MPIA hebben door hun samenwerking veel vertrouwen gewonnen van internationale partners. Nu zetten de twee organisaties voet op terra nova: astronomen uit Heidelberg hopen de grenzen van de kosmische 'donkere tijdperken' te observeren, voordat sterren zich begonnen te vormen. Samen kijken ze uit naar het ontwikkelen van optomechanische systemen van ongekende kwaliteit. Ze garanderen zowel succes voor de astronomische "vlaggenschip" -missie JWST, als een concurrentievoordeel voor allerlei denkbare toekomstige toepassingen.
Oorspronkelijke bron: Max Planck Society
