Ich habe heute wieder ein Raumfahrt-Thema mit etwas Funkbezug.
Am 25.12. wurde in Korou in Französisch-Guyana von einer Ariane 5-Rakete das James-Webb Teleskop gestartet. Vorausgegangen waren 30 Jahre Entwicklungszeit und 10 Milliarden US-$ Kosten.
Zweck des Teleskops ist die Durchmusterung des Himmels im Wellenbereich von sichtbarem Rot bis mittlerem Infrarot. Davon erhofft man sich Informationen über besonders weit entfernte Galaxien die in der Anfangszeit des Universums entstanden sind. Aufgrund der großen Entfernung und damit hohen Geschwindigkeit sind diese stark rotverschoben und im sichtbaren Bereich des Lichts nur schwer oder gar nicht zu erfassen.
Hierzu besitzt es neben mehreren Infrarot-Kameras einen Spiegel von 6,5 Meter Durchmesser, fast 3 mal so viel wie Hubble, sowie ein mehrlagiges Hitzeschild um die Infrarotstrahlung der Sonne abzuschirmen und Spiegel sowie Kameras kühl zu halten.
Momentan ist das Teleskop auf dem Weg zum Lagrange-Punkt L2 des Systems Erde-Sonne, weit hinter dem Mond in einer Entfernung von 1,6 Millionen Kilometer. In diesem Punkt heben sich die Anziehungskräfte von Sonne und Erde und die Fliehkraft gerade auf. Eine Plazierung in diesem Punkt ist allerdings in Radialrichtung nicht stabil, eine geringe Abweichung würde ein immer schnelleres Abdriften bedeuten. Um dies zu verhindern wird das Teleskop in einen Lissajous-Orbit um L2 geschickt. Einige kennen sicherlich die Lissajous-Figuren vom Oszilloskop und können sich damit ein Bild machen. Auch hier sind jedoch regelmäßige Kurskorrekturen erforderlich, die aufgrund des limitierten Treibstoffvorrats die Einsatzzeit des Teleskops auf 5-15 Jahre beschränken.
Etwas zur Funktechnik.
Das Teleskop hat 2 Antennen auf einer kardanisch aufgehängten Baugruppe „Gimballed Antenna Assembly“. Es gibt eine Medium-Gain-Antenna mit 20cm Durchmesser im S-Band, also im Bereich 2-4 GHz, die 0,2-40 Kilobit (während des Flugs 2 Kilobit) pro Sekunde für Telemetrie, 2 und 16 (während des Flugs 0,25) Kilobit pro Sekunde für Kommandofunktionen und außerdem für die Bestimmung der Entfernung, Geschwindigkeit und Position mittels Laufzeit, Dopplereffekt und Triangulation benutzt wird. Die zweite Antenne ist die High-Gain-Antenne mit 60cm Durchmesser im Ka-Band, 26,5-40 GHz. Diese Antenne sendet die wissenschaftlichen Daten mit einer Geschwindigkeit von 7, 14 oder 28 Megabit pro Sekunde. Die Sendeleistung beträgt hier 50 Watt, bei der Medium-Gain-Antenna dürfte sie deutlich niedriger ausfallen.
Als Bodenstation werden in der erdnahen Phase Stationen des ESA Tracking Station ESTRACK-Netzes in Kuorou (15 Meter Schüsseldurchmesser), Natal in Brasilien (ca. 7m), Ascension im Südatlantik zwischen Südamerika und Afrika (ca. 6m), Libreville in Gabun (ca. 7m) und Malindi in Kenia (10 Meter) verwendet. Aufgrund der noch niedrigen Höhe von 220km im Erdorbit ist nur Kommunikation mit Äquator-nahen Stationen möglich.
Im erdfernen Transit und im L2-Orbit wird wieder das Deep-Space-Network, bestehend aus 3 Stationen in der Mojave-Wüste in Kalifornien, Madrid und Canberra in Australien. Diese haben jeweils 70m-Antennen.
Im Orbit, der vorraussichtlich in 3 Wochen erreicht ist, ist ein 4-stündiger Kontakt alle 12 Stunden geplant.
In etwa 6 Monaten, wenn die Auskühlung der sonnenabgewandten Seite, Kalibrierung des Spiegels und der Kameras abgeschlossen ist, beginnt dann die wissenschaftliche Arbeit und wird vorraussichtlich andauern bis die Treibstoffvorräte erschöpft sind.