Quelltext der Seite James-Webb-Weltraumteleskop

{{Infobox Sonde
| Bild = James Webb Space Telescope 2009 top.jpg
| Bildunterschrift = Oberseite des James-Webb-Weltraumteleskops
| nssdc_id = 2021-130A
| Missionsziel = [[Lagrange-Punkte#Lagrange-Punkt L2|L<sub>2</sub>-Orbit]] (Sonne-Erde)
| Betreiber = {{NASA}}<ref>[https://spacepolicyonline.com/news/liftoff-nasas-webb-space-telescope-on-its-way-to-l2/ ''LIFTOFF! NASA’S WEBB SPACE TELESCOPE ON ITS WAY TO L2'']: „JWST is operated by the [[Space Telescope Science Institute]]“</ref><br />{{Esa}}<br />{{CSA}}
| Traegerrakete = [[Ariane 5 ECA]]+ (Flug VA256)
| Startmasse = 6350&nbsp;kg<ref>[https://research.arizona.edu/stories/james-webb-space-telescope-facts#:~:text=All%20in%20all%2C%20the%20JWST,further%20away%20than%20the%20moon. James Webb Space Telescope Facts]. Abgerufen am 8. Dezember 2021</ref>
| Instrumente = NIRCam; [[MIRI]]; NIRSpec; FGS/NIRISS
| Abmessungen = ca. 21 × 14&nbsp;m (Sonnenschild)<br />6,5 m (Ø Primärspiegel)<ref>{{Internetquelle |url=https://svs.gsfc.nasa.gov/13521 |titel=Primary Mirror Size Comparison Between Webb and Hubble |hrsg=nasa.gov |datum=2020-01-14 |zugriff=2022-01-02}}</ref>
| Startdatum = 25. Dezember 2021, 12:20 [[Koordinierte Weltzeit|UTC]]
| Startrampe = [[Raumfahrtzentrum Guayana|Centre Spatial Guyanais]], [[ELA-3]]
| Enddatum = 
| Verlauf = {{ZL|Typ=Start|Datum=25. Dezember 2021|Text=Start }}
{{ZL|Typ=Marke|Datum=24. Januar 2022|Text=Ankunft im Zielorbit, Beginn Kommissionierung}}
{{ZL|Typ=Marke|Datum=Start + 4 Monate|Text=Beginn der Instrumententestungen}}
{{ZL|Typ=Marke|Datum=Start + 6 Monate|Text=Beginn der wissenschaftlichen Beobachtungen}}
{{ZL|Typ=Marke|Datum=Start + 5,5 Jahre|Text=Mögliche Verlängerung}}
{{ZL|Typ=Marke|Datum=Start + 10,5 Jahre|Text=Ende Verlängerung}}
{{ZL|Typ=Pfeil|Datum=Start + ca. 20 Jahre|Text=Ende durch Treibstoffmangel}}
}}

Das '''James-Webb-Weltraumteleskop''' (engl.: ''James Webb Space Telescope'', abgekürzt '''JWST''' oder '''Webb''') ist ein [[Weltraumteleskop]] für die [[Infrarotastronomie]].

Es wurde ab 1996 als gemeinsames Projekt der Weltraumagenturen [[NASA]], [[Europäische Weltraumorganisation|ESA]] und [[Canadian Space Agency|CSA]] entwickelt und kann als wissenschaftlicher Nachfolger des [[Hubble-Weltraumteleskop]]s und des [[Spitzer-Weltraumteleskop]]s betrachtet werden. Das JWST startete am 25. Dezember 2021 und erreichte zum 24. Januar 2022 eine Umlaufbahn um den etwa 1,5&nbsp;Millionen Kilometer von der Erde entfernten [[Lagrange-Punkte#Lagrange-Punkt L2|Lagrange-Punkt L<sub>2</sub>]] (von Erde und Sonne).

Das Teleskop ist nach dem früheren NASA-Administrator [[James Edwin Webb]] benannt. Die Namensgebung ist umstritten, da Webb als Manager und nicht als Wissenschaftler tätig war. Er hatte außerdem in seiner Funktion während der [[Geschichte der Homosexualität in den Vereinigten Staaten#McCarthy-Ära|McCarthy-Ära]] Mitarbeiter auf Grund ihrer homosexuellen Orientierung entlassen.<ref>{{Internetquelle |autor=Jörg Römer |url=https://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/homophobie-warum-astronomen-das-james-webb-weltraumteleskop-umbenennen-wollen-a-c2f1ca8d-f358-452a-9c90-16bcf2001dcd |titel=Warum Astronomen das James-Webb-Weltraumteleskop umbenennen wollen |werk=Spiegel Online |datum=2021-10-21 |abruf=2022-04-09}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Alexandra Witze |Titel=NASA won’t rename James Webb telescope — and astronomers are angry |Sammelwerk=Nature 598, 249 (2021) |Datum=2021 |DOI=10.1038/d41586-021-02678-1}}</ref><ref>{{Internetquelle |autor=Andreas Wilkens |url=https://www.heise.de/news/James-Webb-Space-Telescope-soll-Mitte-Dezember-starten-6187411.html |titel=James Webb Space Telescope soll Mitte Dezember starten |werk=heise online |datum=2021-09-08 |abruf=2021-09-09}}</ref>

== Aufgaben ==
Das JWST hat vier wissenschaftliche Hauptaufgaben:<ref name=":5">[https://esamultimedia.esa.int/docs/science/Webb_LaunchKit_German.pdf Pressemappe der ESA zum James-Webb-Weltraumteleskop]</ref><ref name="JWWT-Eigenschaften" />
* Die Suche nach den ersten leuchtenden Objekten und Galaxien, die nach dem [[Urknall]] und dem darauf folgenden [[Dunkles Zeitalter (Kosmologie)|dunklen Zeitalter]] vor 13,5 Milliarden Jahren entstanden sind.
* Verbesserung des Verständnisses der [[Struktur des Kosmos|Strukturbildungsprozesse]] im Universum.
* Die Untersuchung der Entstehung – und Weiterentwicklung – von Galaxien, Schwarzen Löchern, Sternen und [[Planetensystem]]en, insbesondere die Erforschung von [[Protoplanetare Scheibe|protoplanetarischen Scheiben]].
* Untersuchung von [[Exoplanet]]en, ihrer Atmosphäre und etwaiger Eignung für Leben.
[[Datei:HUDF-JD2.jpg|mini|links|Zur Erforschung von manchen Objekten bietet die Messung des Infrarotbereichs deutliche Vorteile]]
Das JWST reagiert teilweise 100-fach empfindlicher auf [[Elektromagnetisches Spektrum|elektromagnetische Wellen]] als das Hubble-Teleskop. Die technische Präzision ermöglicht es dem JWST, neue Blicke in das Sonnensystem zu werfen, in das Innere von [[H-II-Gebiet|Sternentstehungsgebieten]] zu schauen und die chemische Zusammensetzung der Atmosphären von Exoplaneten detaillierter zu analysieren.<ref name=":5" />

Das JWST untersucht [[Wellenlänge]]n von 0,6 bis 28&nbsp;[[Meter#Mikrometer|µm]], das heißt vom sichtbaren roten Licht bis in das mittlere [[Infrarotstrahlung|Infrarot]]. Licht aus weit entfernten und damit auch frühen Regionen des Universums wird durch die [[Rotverschiebung#Kosmologische Rotverschiebung|kosmologische Rotverschiebung]] in diesen Bereich verschoben. Infrarot wird auch von kühlen Objekten ausgestrahlt und kann interstellare Gaswolken besser durchdringen als sichtbares Licht.<ref name="JWWT-Eigenschaften" />

Die Primärmission war für eine Dauer von fünf Jahren mit einer Verlängerung auf mindestens zehn Jahre geplant. Da die Flugbahn beim Start weit genauer als erforderlich getroffen wurde und alle Brennphasen zum optimalen Zeitpunkt und mit dem optimalen Ergebnis abgelaufen sind, bleibt mehr Treibstoff für die Mission übrig und so ist es möglich, dass der Betrieb auch noch weit länger als zehn Jahre aufrechterhalten werden kann.<ref>{{Internetquelle |url=https://blogs.nasa.gov/webb/2021/12/29/nasa-says-webbs-excess-fuel-likely-to-extend-its-lifetime-expectations/ |titel=NASA Says Webb’s Excess Fuel Likely to Extend its Lifetime Expectations – James Webb Space Telescope |sprache=en-US |abruf=2022-01-05}}</ref>

{{Absatz}}

== Entwicklung, Finanzierungen, Startverschiebungen ==
[[Datei:2294 Mission Posters Webb English-1200.jpg|mini|hochkant|Poster der Webb-Mission]]
<div class="tright" style="clear:none;">[[Datei:JWST decal.svg|mini|hochkant|Logo des JWST]]</div>
Die NASA, die ESA und die CSA begannen ihre Kooperation für die Entwicklung des Weltraumteleskops 1996, zunächst unter der Bezeichnung ''Next Generation Space Telescope''. Es sollte ursprünglich 2007 gestartet werden. Später war ein Start im Jahr 2014 mit einer [[Ariane 5#Ariane 5 ECA|Ariane&nbsp;5]] geplant.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.jwst.nasa.gov/about.html |titel=ABOUT JWST |werk=jwst.nasa.gov |abruf=2010-04-27}}</ref> Der Anteil der Beteiligung der ESA sowohl bei Konstruktion als auch Inbetriebnahme wurde 2003 durch deren Mitgliedstaaten bestätigt; im Jahr 2007 wurde dazu eine offizielle Vereinbarung zwischen NASA und ESA getroffen.<ref name=":0" /><ref>''[http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=45728 ESA Science & Technology: Europe’s Contributions to the JWST Mission]''</ref> Das letzte Segment des Hauptspiegels verließ am 7.&nbsp;Februar 2007 die Fertigung als Rohling, um geschliffen und poliert zu werden.

Für Bau und einen zehnjährigen Betrieb waren die notwendigen 3,3&nbsp;Milliarden Euro auf US-amerikanischer Seite zunächst gesichert. Aufgrund der enorm gestiegenen Kosten empfahl der Wissenschaftsausschuss des [[US-Repräsentantenhaus]]es jedoch am 13.&nbsp;Juli 2011, den Bau des Teleskops zu stoppen. Die Baukosten wurden von der NASA zu diesem Zeitpunkt auf 8,7&nbsp;Milliarden US-Dollar geschätzt.<ref>cris: ''8,7 Milliarden Dollar'' In: ''Süddeutsche Zeitung.'' München 24. August 2011, S. 16.</ref> Bis dahin waren etwa 3&nbsp;Milliarden US-Dollar (2,6&nbsp;Mrd.&nbsp;€) ausgegeben worden und etwa 75 % der notwendigen Komponenten waren angeschafft, darunter die meisten wissenschaftlichen Instrumente. Auch alle Elemente des Primärspiegels waren fertiggestellt. Im Dezember 2014 galt die Finanzierung einschließlich der Betriebskosten für die ersten fünf Jahre wieder als gesichert und ein Start wurde ab 2018 erwartet.<ref name="dradio_de">{{cite web| url=http://www.baltimoresun.com/health/maryland-health/bs-hs-webb-telescope-20141222-story.html| title=James Webb vorerst gerettet| publisher=Deutschlandfunk| date=2012-04-27| accessdate=2012-09-28}}</ref>

Im November 2015 wurde mit der Endfertigung begonnen.<ref>{{Internetquelle |autor=Martin Holland |url=https://www.heise.de/newsticker/meldung/Hubble-Nachfolger-NASA-beginnt-Endfertigung-des-James-Webb-Weltraumteleskops-3025941.html |titel=Hubble-Nachfolger: NASA beginnt Endfertigung des James-Webb-Weltraumteleskops |hrsg=[[heise online|heise.de]] |datum=2015-11-30 |abruf=2016-11-29}}</ref> Bis Anfang Februar 2016 wurden die 18 Segmente des Primärspiegels installiert.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.nasa.gov/press-release/nasas-james-webb-space-telescope-primary-mirror-fully-assembled |titel=NASA's James Webb Space Telescope Primary Mirror Fully Assembled |hrsg=NASA |datum=2016-02-04 |abruf=2016-02-11 |sprache=en}}</ref> Im November 2016 konnten am Spiegel erste Messungen der optischen Eigenschaften durchgeführt werden.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.nasa.gov/feature/goddard/2016/nasa-completes-webb-telescope-center-of-curvature-pre-test |titel=NASA Completes Webb Telescope Center of Curvature Pre-test |hrsg=[[NASA]] |datum=2016-11-02 |abruf=2016-11-29}}</ref> Am 18. Dezember 2015 wurde der Liefervertrag für die Ariane-5-Rakete unterzeichnet. Der Flug war nun für Frühjahr 2019 geplant<ref name="start">{{Internetquelle |url=https://www.nasa.gov/feature/nasa-s-james-webb-space-telescope-to-be-launched-spring-2019 |titel=NASA’s James Webb Space Telescope to be Launched Spring 2019 |hrsg=[[NASA]] |datum=2017-09-28 |abruf=2017-10-01}}</ref> und wurde dann auf frühestens Mai 2020 verschoben, nachdem verschiedene Qualitätsmängel erkannt worden waren. Unter anderem gab es Probleme mit den Steuertriebwerken und beim Entfalten des Sonnenschildes.<ref>{{Internetquelle |autor=Jeff Foust |url=http://spacenews.com/nasa-delays-jwst-launch-to-2020/ |titel=NASA delays JWST launch to 2020 |werk=Spacenews |datum=2018-03-27 |abruf=2018-05-09}}</ref> Mehrfach waren Folien des Sonnenschildes gerissen. Bei einem Vibrationstest fielen Schrauben und Unterlegscheiben aus dem Teleskop.<ref>{{Internetquelle |autor=Stephen Clark |url=https://spaceflightnow.com/2018/05/08/jwst-beset-by-another-problem-as-northrop-grumman-revamps-training/ |titel=JWST beset by another problem as Northrop Grumman revamps training |datum=2018-05-08 |abruf=2018-05-09}}</ref><ref name=":8">{{Literatur |Autor=Johann Grolle, Christoph Seidler |Titel=(S+) »James Webb«-Teleskop: »So etwas kann man nur einmal in einer Generation machen« |Sammelwerk=Der Spiegel |Datum=2021-12-23 |ISSN=2195-1349 |Online=https://www.spiegel.de/wissenschaft/james-webb-teleskop-so-etwas-kann-man-nur-einmal-in-einer-generation-machen-a-046cdb23-40cc-4363-805e-6a33a6479a77 |Abruf=2021-12-24}}</ref> Im Jahr 2018 wurden die Gesamtkosten der Mission auf 9,66&nbsp;Milliarden US-Dollar eingeschätzt, davon 8,8&nbsp;Milliarden US-Dollar an Entwicklungskosten.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.nasa.gov/press-release/nasa-completes-webb-telescope-review-commits-to-launch-in-early-2021 |titel=NASA Completes Webb Telescope Review, Commits to Launch in Early 2021 |datum=2018-06-27 |abruf=2018-06-28}}</ref>

In der Phase vor dem Start folgten weitere Verschiebungen, unter anderem weil nach dem Transport zum Weltraumbahnhof ein Klemmband locker war und wegen unpassender Wetterbedingungen.<ref name=":4">{{Internetquelle |autor=Sarah Loff |url=http://www.nasa.gov/feature/james-webb-space-telescope-launch-update |titel=James Webb Space Telescope Launch Update |datum=2021-12-21 |abruf=2021-12-21}}</ref><ref>{{Literatur |Titel=»Hubble«-Nachfolger Weltraumteleskop »James Webb«: Ein Klappspiegel im Weltall |Sammelwerk=Der Spiegel |Datum=2021-12-21 |ISSN=2195-1349 |Online=https://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/weltraumteleskop-james-webb-folgt-hubble-ein-klappspiegel-im-weltall-a-2e37bdb5-4aaa-4593-96f6-4f55c7de7534 |Abruf=2021-12-21}}</ref> Bis Dezember 2021 erreichten die Kosten 9,7 Milliarden US-Dollar.<ref>{{Internetquelle |autor=Stephen Clark |url=https://spaceflightnow.com/2021/12/14/nasa-delays-launch-of-webb-telescope-to-no-earlier-than-dec-24/ |titel=NASA delays launch of Webb telescope to no earlier than Dec. 24 – Spaceflight Now |abruf=2021-12-18 |sprache=en-US}}</ref> Es handelt sich damit um das teuerste wissenschaftliche Projekt in der [[Unbemannte Raumfahrt|unbemannten Raumfahrt]].<ref name=":6">Dirk Asendorpf: ''[https://www.zeit.de/2021/23/james-webb-weltraumteleskop-hubble-teleskop-nachfolger-technik-flug Das 10-Milliarden-Dollar-Experiment]'' auf [[Die Zeit|www.zeit.de]], 1. Juni 2021, Print 2. Juni 2021, editiert 6. Juni 2021. Kostenpflichtig.</ref>

Die ESA trägt rund 300 Millionen Euro bei, anteilig getragen von Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Großbritannien, Irland, Italien, Luxemburg, den Niederlanden, Norwegen, Österreich, Portugal, Spanien, Schweden, der Schweiz und Tschechien.<ref name=":0">{{Internetquelle |url=http://www.esa.int/About_Us/Business_with_ESA/European_agreement_on_James_Webb_Space_Telescope_s_Mid-Infrared_Instrument_MIRI_signed |titel=European agreement on James Webb Space Telescope’s Mid-Infrared Instrument (MIRI) signed |abruf=2020-10-03 |sprache=en}}</ref> Darin sind die Startkosten der Ariane-5-Rakete, das NIRSpec-Instrument, die [[optische Bank]] für das MIRI-Instrument und Personal ([[Astronom]]en der ESA) im wissenschaftlichen Missionszentrum ([[Space Telescope Science Institute]]) in [[Baltimore]] enthalten.<ref name=":5" /><ref name=":0" /> Insgesamt rechnet die ESA für den eigenen Anteil mit Kosten im Rahmen einer Medium-(M-Klasse)-Mission.<ref>{{Internetquelle |url=https://sci.esa.int/web/cosmic-vision/-/59977-missions-of-opportunity |titel=ESA Science & Technology - Policy for Missions of Opportunity in the ESA Science Directorate |abruf=2022-01-18}}</ref><ref name=":6" /> Die ESA-Astronomen erhalten dementsprechend mindestens 15 % der geplanten Beobachtungszeit fest zugeteilt.<ref name=":5" />

Die kanadische CSA stellt den Fine-Guidance-Sensor und den Near-Infrared-Imager-Slitless-Spektrographen sowie Personal zum Betrieb des Teleskops bereit.<ref>{{Webarchiv |url=http://www.asc-csa.gc.ca/eng/media/news_releases/2012/0730.asp |text=Canadian Space Agency „Eyes“ Hubble's Successor: Canada Delivers its Contribution to the World's Most Powerful Space Telescope |wayback=20130412124143}}, Canadian Space Agency, 30. Juli 2012</ref>

== Missionsverlauf ==
=== Startvorbereitung ===
[[Datei:L2 rendering de.jpg|mini|Das Ziel der Reise: [[Lagrange-Punkte|Lagrange-Punkt]] L<sub>2</sub> von Erde-Sonne ]]
Im Sommer 2021 wurde das Teleskop in [[Long Beach (Kalifornien)|Long Beach]] beim Rüstungs- und Raumfahrtkonzern [[Northrop Grumman]] letzten Tests unterzogen und dann für den Transport in einen Spezialbehälter verpackt, der einen transportablen Reinraum darstellte. Ende September 2021 wurde es auf das Schiff ''MN Colibri'' verladen, das dann zum [[Raumfahrtzentrum Guayana]] auslief. Berücksichtigt wurde, dass [[Piraterie|Piraten]] das Schiff kapern könnten, um Lösegeld zu erpressen; deswegen wurden die Details über den Transport nicht medial verbreitet. Ein Transport auf dem Luftweg war aufgrund fehlender Infrastruktur in [[Französisch-Guayana]] keine Option, die Brücken zwischen Flughafen und Startbasis sind für einen solchen Schwertransport nicht ausgelegt.<ref name=":3">{{Literatur |Autor=Christoph Seidler |Titel=»James Webb«: Könnten Piraten das teuerste Observatorium aller Zeiten stehlen? |Sammelwerk=Der Spiegel |Datum=2021-10-02 |Online=https://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/james-webb-koennten-piraten-das-teuerste-observatorium-aller-zeiten-stehlen-a-2f879f82-0def-4a0f-ba64-d53d92ba5bd0 |Abruf=2021-10-02}}</ref> Am 12. Oktober kam das Teleskop in einem Spezialtransport am Hafen Pariacabo bei Kourou an.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Transportation/ESA_welcomes_Webb_in_French_Guiana_for_launch_on_Ariane_5 |titel=ESA welcomes Webb in French Guiana for launch on Ariane 5 |abruf=2021-10-13 |sprache=en}}</ref>

Die Nutzlastverkleidung der [[Ariane 5|Ariane-5]]-[[Trägerrakete]] wurde für das Teleskop modifiziert, weil bei vorherigen Missionsstarts der Rakete potentiell schädliche Vibrationen gemessen worden waren.<ref name=":3" /> Die Nutzlastverkleidung hatte nun 28 Entlüftungsöffnungen, um den Druckausgleich während der Startsequenz zu gewährleisten.<ref name=":5" /> Das Teleskop wurde für den Transport in der Rakete zusammengefaltet. Seine Gesamtmasse betrug beim Start inklusive Treibstoff etwa 6,2&nbsp;Tonnen.<ref name="JWWT-Eigenschaften">{{Internetquelle |url=http://www.jwst.nasa.gov/facts.html |titel=The James Webb Space Telescope |hrsg=[[NASA]] |abruf=2012-05-13 |kommentar=englisch}}</ref> Der Schwerpunkt des zusammengefalteten Teleskops lag nicht auf der [[Rotationsachse]] der Rakete; zum Ausgleich musste [[Ballast]] mitgeführt werden.

=== Start, Entfaltung und Reise zu L2 ===
[[Datei:JWST as seen from the ESC-D Cryotechnic upper stage.png|mini|Von der abgetrennten Raketenstufe aufgenommenes Foto des zusammengefalteten JWST (Bodenansicht). Im Hintergrund die [[Erde]] mit dem [[Golf von Aden]].]]
Die Ariane-Rakete startete am 25. Dezember 2021 um 12:20 UTC vom [[Raumfahrtzentrum Guayana]] in [[Französisch-Guayana]].<ref name=":5" /> Beide Raketenstufen brachten das Teleskop auf Geschwindigkeit mit [[Kurs (Navigation)|Kurs]] auf den 1,5 Millionen Kilometer entfernten [[Lagrange-Punkte|Lagrange-Punkt]] L<sub>2</sub> von Erde und Sonne. Die modifizierte Ariane ging nach dem Abstoßen der Verkleidung, drei Minuten nach dem Start, in eine langsame Rotation über, um Webb vor einer einseitigen Sonnenbestrahlung und Überhitzung zu schützen. Nach dem Abtrennen der Hauptstufe innerhalb der ersten 10 Minuten nach dem Start befand sich das Teleskop weitere 17 Minuten an der kryogenen ESC-A-Oberstufe, ehe es sich auch davon löste. Vom Start bis zur Abtrennung von der Trägerrakete hatte die französische Raumfahrtagentur [[Centre national d’études spatiales|CNES]] die Ariane 5 von Bodenstationen in Kourou, auf der Insel [[Ascension]] (im Südatlantik), in [[Natal (Brasilien)|Natal]] (Brasilien), [[Libreville]] (Gabun) und [[Malindi]] (Kenia) aus nachverfolgt. Unmittelbar nach der Abtrennung des JWST von der ESC-A-Oberstufe der Ariane 5 übernahm [[ESTRACK]], das Tracking-Bodenstationsnetzwerk der [[Europäische Weltraumorganisation|ESA]], und verfolgte das JWST durch die frühe Orbitphase hindurch. Hierfür wurden die [[San-Marco-Plattform#Tracking Station|ESA-Bodenstation in Malindi]] (Kenia) und das Stationsnetzwerk der [[NASA]] genutzt.<ref name=":5" /> 31 Minuten nach dem Start öffneten sich die [[Solarmodul|Solarpaneele]] zur Energieversorgung.

Zum Zeitpunkt der Abschaltung des Triebwerks der ESC-A-Oberstufe hatte das JWST seine größte Geschwindigkeit von 9,90&nbsp;km/s erreicht.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.youtube.com/watch?v=KzL_VrvEC_M |titel=«James Webb Space Telescope» (JWST) startet in den Weltraum {{!}} WELT LIVE DABEI |titelerg=(Video-Position 1:44:38) |werk=Youtube |hrsg=Welt |datum=2021-12-15 |sprache=EN |abruf=2021-12-30}}</ref> Danach sank die Geschwindigkeit kontinuierlich, weil das JWST in der meisten Zeit ohne Antrieb in Gegenrichtung zu den [[Gravitation]]skräften von Sonne und Erde flog. Dadurch wird die [[kinetische Energie]] in [[potentielle Energie]] umgewandelt. Bereits nach wenigen Tagen war die Geschwindigkeit auf unter 1&nbsp;km/s abgesunken.

12 Stunden nach dem Start zündeten die [[Triebwerk|Triebwerke]] für das MCC-1a (Mid-Course Correction) Manöver und feuerten über 65 Minuten für ein <math>\Delta v</math> von 20&nbsp;m/s.<ref name=":7" /> Mit dieser Schub-Korrektur („thrust correction“) wurde eine präzise Geschwindigkeitserhöhung erreicht. Da die Gesamtbeschleunigung der Ariane-Rakete aufgrund der großen Massen und großen Schubkraft nicht so präzise wie erwünscht eingestellt werden konnte, wurde sie absichtlich etwas zu gering gewählt. Für ein dadurch vermiedenes Bremsmanöver hätte sich die Sonde sonst um 180° drehen müssen, was die empfindlichen Instrumente dem Sonnenlicht ausgesetzt und dazu geführt hätte, sie zu überhitzen und irreparabel zu beschädigen.<ref>{{Internetquelle |autor=Nasa / Esa |url=https://jwst.nasa.gov/content/webbLaunch/assets/documents/WebbMediaKit.pdf |titel=James Webb Space Telescope Launch Media Kit Rev. 1.07, Seite 24 |hrsg=Nasa |datum=2021-12-15 |sprache=EN |abruf=2021-12-30}}</ref> Ein Tag nach dem Start wurden die beiden Richtantennen ausgefahren.<ref>{{Internetquelle |url=https://blogs.nasa.gov/webb/ |titel=James Webb Space Telescope |sprache=en-US |abruf=2021-12-26}}</ref><ref name=":9">{{Internetquelle |url=https://www.jwst.nasa.gov/content/webbLaunch/deploymentExplorer.html |titel=Deployment Explorer Webb/NASA |sprache=en |abruf=2022-01-01}}</ref> Nach ungefähr zweieinhalb Tagen erfolgte am 27. Dezember eine 9 Minuten und 27 Sekunden lange Brennphase MCC-1b mit einem <math>\Delta v</math> von 2,8&nbsp;m/s.

[[Datei:James-Webb-Space-Telescope-Deployment-Sequence- Nominal.webm|mini|Animation des Ablaufs der Entfaltung]]
Die komplizierte Entfaltung des Sonnenschilds zog sich über mehrere Tage hin. 2,7 Tage nach dem Start wurden die beiden Hauptträger für das Sonnensegel ausgeklappt. Um das JWST nach dem Ausfahren der Hauptträger vor Instabilität wegen des [[Sonnenwind]]es zu schützen, wurden Trimmklappen an den Hauptträgern des Sonnenschilds ausgefahren. Am vierten Tag nach dem Start wurde das Teleskop angehoben, um es von den übrigen Teilen wie Antrieb und Versorgungseinheit thermisch abzukoppeln. Sechs bis sieben Tage nach dem Start wurden die Schutzhüllen der Folien geöffnet, die beiden teleskopischen Seitenmasten zum Entfalten des Sonnenschilds ausgeschoben und damit einhergehend der Sonnenschild entfaltet. Vom siebten bis zum zehnten Tag nach dem Start wurden die Folien gestrafft und separiert, sodass zwischen jeder Lage ein Zwischenraum zur Wärmeabfuhr entstand. Nach 11 Tagen wurde der Sekundärspiegel ausgeklappt. Einen Tag später wurden die Kühlelemente der Instrumente hinter dem Primärspiegel ausgefahren. Am dreizehnten und vierzehnten Tag wurden die Seitenteile des Hauptspiegels in die Endposition ausgeklappt und verriegelt. Damit war die Entfaltung am 8. Januar 2022 abgeschlossen.<ref name=":9" /><ref name=":7" /><ref name=":10">{{Literatur |Autor=Ulf von Rauchhaupt |Titel=James-Webb-Teleskop: Auffaltung in der Silvesternacht |Sammelwerk=FAZ.NET |ISSN=0174-4909 |Online=https://www.faz.net/aktuell/wissen/weltraum/james-webb-teleskop-auffaltung-in-der-silvesternacht-17710886.html |Abruf=2022-01-18}}</ref>

Beim Start waren die 18 Segmente des Primärspiegels zur Sicherheit verriegelt. Ab dem 15. Tag nach dem Start waren die Segmente so weit abgekühlt, dass erste Ausrichtungstests ausgeführt werden konnten. Dann wurden sie um ca. 12,5&nbsp;mm aus ihrer Parkkonfiguration mit etwas mehr als 1&nbsp;mm pro Tag ausgefahren; dieser Prozess dauerte ungefähr vom 18. bis zum 28. Tag. Erst als alle Teile des Teleskops in einem thermischen Gleichgewicht waren, konnte mit der genauen Ausrichtung der Segmente begonnen werden.<ref name=":9" /><ref name=":7" /><ref name=":10" />

Am 24. Januar 2022, nach einem 29,5 Tage andauernden Flug, wurden die Triebwerke für die Brennphase MCC-2 knapp fünf Minuten gezündet, um mit einem <math>\Delta v</math> von 1,6&nbsp;m/s die Bahn von Webb ein letztes Mal zu korrigieren und in die Umlaufbahn um den [[Lagrange-Punkte|Lagrange-Punkt]] L<sub>2</sub> zu gelangen.<ref name=":9" /><ref name=":7" /> Zum ersten Mal wurden nun auch die Hauptantenne und der Ka-Band-Sender in Betrieb genommen.

=== Umlaufbahn um L2 ===
[[Datei:Animation Of Webb's Orbit.webm|mini|Animation der Flugbahn während des Betriebs, im [[Umlaufbahn|Orbit]] des Lagrange-Punktes ''L2 '']]
Das Teleskop kreist bei einer Geschwindigkeit von 202 Metern pro Sekunde (727 km/h) in einem [[Halo-Orbit]] um den Lagrange-Punkt L<sub>2</sub> im System Erde-Sonne, etwa 1,5&nbsp;Millionen km über der Nachtseite der Erde.<ref name=":9" /><ref>{{Internetquelle |url=https://www.jwst.nasa.gov/content/webbLaunch/whereIsWebb.html?units=metric |titel=Where Is Webb? NASA/Webb |sprache=en |abruf=2022-01-25}}</ref> Die störende Infrarotstrahlung von Sonne, Erde und Mond trifft hier aus gleicher Richtung kommend auf das Teleskop und kann wirksam abgeschirmt werden. Außerdem sind, anders als in einem niedrigen Erdorbit, lange ununterbrochene Belichtungs- und Beobachtungszeiten möglich. Wichtig ist, die Sonde dauerhaft außerhalb des Erd- oder Mondschattens zu halten, damit die Stromversorgung durch die Solarzellen und die thermische Stabilität gewährleistet bleibt.

Ein weiterer Vorteil der [[Umlaufbahn]] um L2 ist, dass das Teleskop kaum gefährdet ist, von [[Weltraummüll]] getroffen zu werden. Ein Nachteil ist die im Vergleich beispielsweise zum [[Hubble-Weltraumteleskop|Hubble-Teleskop]] große Entfernung zur Erde, was den Einsatz des [[Deep Space Network]]s zur Kommunikation notwendig macht.

Der Abstand zu L<sub>2</sub> schwankt zwischen 250.000 km  und 832.000 km.<ref>{{Internetquelle |url=https://jwst-docs.stsci.edu/jwst-observatory-characteristics/jwst-orbit |titel=JWST Orbit |sprache=en |abruf=2022-01-25}}</ref> Der gewählte Orbit war vom Startfenster innerhalb des [[Lunation|synodischen Monats]] abhängig und ergab sich somit erst nach dem Start.<ref>[https://jwst-docs.stsci.edu/jwst-observatory-hardware/jwst-orbit ''JWST Orbit.''] James Webb Space Telescope User Documentation, 30. Mai 2017.</ref> Ein Umlauf braucht ungefähr sechs Monate. Dabei muss alle 21 Tage durch [[Raketentriebwerk]]e korrigiert werden, um den Orbit stabil zu halten.

=== Betrieb ===
[[Datei:JWST - First images of HD 84406.jpg|mini|hochkant=1.5|Erste Aufnahme des Sterns HD 84406 von Anfang Februar 2022. Da die Spiegel zu diesem Zeitpunkt noch nicht perfekt ausgerichtet waren, erzeugte jedes der 18 Segmente ein separates Bild des Sterns.<ref>[https://blogs.nasa.gov/webb/2022/02/11/photons-received-webb-sees-its-first-star-18-times/ ''Photons Received: Webb Sees Its First Star – 18 Times''.] In: ''[[nasa.gov]]''. 11. Februar 2022, abgerufen am 14. Februar 2022.</ref>]]
[[Datei:JWST - Images of HD 84406 after phase 1 alignment.png|mini|Aufnahme nach 1. Phase der Ausrichtung der Spiegel. Die 18 Bilder des Sterns sind wie die einzelnen Segmente angeordnet, um nun mit der Fokussierung zu beginnen.<ref>Alise Fisher: [https://blogs.nasa.gov/webb/2022/02/18/webb-team-brings-18-dots-of-starlight-into-hexagonal-formation/ ''Webb Team Brings 18 Dots of Starlight Into Hexagonal Formation''.] In: ''blogs.nasa.gov''. 18. Februar 2022, abgerufen am 23. Februar 2022.</ref>]]
Für die gleichmäßige Abkühlung aller Komponenten bis auf Betriebstemperatur, die Funktionstests, die [[Kalibrierung]] der Instrumente und die Feinjustierung der Spiegel sind ab Start sechs Monate Vorbereitungszeit angesetzt; Mitte 2022 werden die ersten wissenschaftlichen Daten erwartet.<ref name=":9" />

Zur Inbetriebnahme mussten mindestens 300 Mechanismen funktionieren, davon entfielen – je nach Definition – zwischen 144 und 178 auf die Entfaltung des JWST.<ref name=":7">{{Internetquelle |autor=Thaddeus Cesari |url=http://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/the-road-to-launch-and-beyond-for-nasa-s-james-webb-space-telescope |titel=The Road to Launch and Beyond for NASA’s James Webb Space Telescope |datum=2021-11-02 |abruf=2021-12-21}}</ref><ref>{{Internetquelle |autor=Chelsea Gohd published |url=https://www.space.com/james-webb-space-telescope-deployment-points-of-failure |titel=There are over 300 ways that the new James Webb Space Telescope could fail, NASA says |datum=2021-11-03 |sprache=en |abruf=2021-12-21}}</ref> Diese Mechanismen lassen sich auf 59 „kritische Vorgänge“, von denen das Gelingen der Mission abhängt, zusammenfassen.<ref name=":8"/> Das Teleskop ist vom Design her nicht für Reparatur- oder Wartungsarbeiten ausgelegt.<ref name=":5" />

Um sicherzustellen, dass die Beobachtungen nicht von der [[Infrarotstrahlung]] (Wärmestrahlung) des Teleskops und der Instrumente selbst gestört werden, müssen diese Bauteile dauerhaft unter 50&nbsp;[[Kelvin]] (−223&nbsp;°C) gehalten werden und insbesondere vor [[Sonnenstrahlung]] geschützt sein.<ref name="JWWT-Eigenschaften" /> Der 21,2&nbsp;m × 14,2&nbsp;m große<ref name="JWWT-Eigenschaften" /> [[James-Webb-Weltraumteleskop#Sonnenschild|Sonnenschild]] schirmt sie gegen Sonne, Erde und Mond ab. Das [[James-Webb-Weltraumteleskop#Instrumente|MIRI]] (Mid Infrared Instrument) wird zusätzlich aktiv auf unter 6&nbsp;K (−267&nbsp;°C) gekühlt. Am 13. April 2022 wurde gemeldet, dass das Instrument die Betriebstemperatur erreicht und alle Funktionstests bestanden hat und danach anhand bekannter Objekte kalibriert wird.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Webb/Webb_s_coldest_instrument_reaches_operating_temperature |titel=Webb’s coldest instrument reaches operating temperature |sprache=en |abruf=2022-04-15}}</ref>

Für Beobachtungen wird das ganze Observatorium auf das zu untersuchende Objekt ausgerichtet. Da sich der Sonnenschild immer zwischen Sonne und der Optik befinden muss, kann das JWST jedoch nicht frei um alle drei Achsen gedreht werden. Daher ist zum jeweiligen Zeitpunkt nur ein ringförmiger Ausschnitt von etwa 39 % des Himmels beobachtbar. Da sich das Teleskop zusammen mit der Erde um die Sonne bewegt, ist jedoch auf Dauer der gesamte Himmel im Blickfeld, wobei die Umgebung der beiden Pole der [[Ekliptik]] das ganze Jahr über beobachtet werden kann.<ref name="JWST_doc_Cor_FOR">{{Internetquelle |url=https://jwst-docs.stsci.edu/jwst-observatory-characteristics/jwst-observatory-coordinate-system-and-field-of-regard |titel=JWST Observatory Coordinate System and Field of Regard |werk=JWST User Documentation |hrsg=[[Space Telescope Science Institute]] |abruf=2021-11-11}}</ref>

Zum Ausrichten der Spiegelsegmente wurde als erstes Ziel HD 84406 im [[Großer Bär|Großen Bären]] ausgewählt, ein Stern in 260 Lichtjahren Entfernung mit einer [[Magnitude (Astronomie)|Magnitude]] von 6,7. Später wurde auf einen lichtschwächeren Stern gewechselt (2MASS J17554042+6551277, Magnitude 11). Am 16. März 2022 konnte die Kalibrierung auf die NIRCam erfolgreich abgeschlossen werden.<ref>{{Internetquelle|autor= |url=https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Webb/Webb_reaches_alignment_milestone |titel=Webb reaches alignment milestone |hrsg=ESA | sprache=en |datum= |abruf=2022-03-17}}</ref>

[[Datei:JWST_Telescope_alignment_evaluation_image_labeled.jpg|mini|Erste Aufnahme des Sternes 2MASS J17554042+6551277 mit diversen Galaxien im Hintergrund]]

=== Beobachtungszeiten ===
Ein Drittel der Beobachtungszeit ist von Anfang an fest an Early Release Science and Guaranteed Time (GTO) Programme vergeben. Diese Beobachtungszeiten werden von den beteiligten Weltraumorganisationen gemäß einem Schlüssel zugewiesen. Zwei Drittel der Beobachtungszeit sind frei zu vergeben. Für den ersten Beobachtungszyklus mit über 6000 Stunden wurden 1172 Anträge aus 44 Ländern geprüft. Die Auswahl der Projekte wird von einem internationalen Gremium von Astronomen in verschiedenen Arbeitsgruppen entschieden, die jeweils die interessantesten davon auswählen. Die Vergabe geschieht dabei in einem Doppel-Blind-Verfahren. Weder wissen die Einreicher der Projekte, welche Wissenschaftler die Auswahl treffen, noch wissen die Wissenschaftler, von wem, oder aus welchem Land ein Projekt eingereicht wird. ESA hat sich das Mitspracherecht gesichert und Wissenschaftler aus den ESA-Staaten sind in allen Gremien vertreten. Von den 266 ausgewählten Projekten stammen 33 % von ESA-Mitgliedsstaaten, die 30 % der Beobachtungszeit belegen. Von den ausgewählten Projekten werden 41 % primär das NIRSpec- und 28 % das MIRI-Instrument benutzen.<ref>{{Internetquelle |url=https://sci.esa.int/web/jwst/-/selection-of-the-first-james-webb-space-telescope-general-observer-scientific-programmes |titel=ESA Science & Technology – Selection of the first James Webb Space Telescope General Observer Scientific Programmes |abruf=2021-04-04}}</ref>

== Aufbau ==
[[Datei:James Webb Space Telescope 2009 bottom.jpg|mini|Unterseite mit der kastenförmigen Versorgungseinheit und Adapterring und Trimmklappe]]
Das JWST besteht aus der Versorgungseinheit, dem Sonnenschild, dem Teleskop und mehreren Instrumenten. Zur Datenübertragung zwischen den Hauptkomponenten wird [[SpaceWire]] benutzt.<ref>{{Internetquelle |autor=Jason Townsend : GSFC |url=https://www.nasa.gov/vision/universe/watchtheskies/jwst_spacewired.html |titel=NASA – NASA's James Webb Space Telescope Gets 'Spacewired' |sprache=en |abruf=2021-12-20}}</ref>
[[Datei:SpacecraftBus-model.jpg|mini|Die Versorgungseinheit mit Energieversorgung, Antrieb, Steuerungssystem, Wärmeregulierung (grün), Lagekontrolle und Kommunikationssystem]]
=== Versorgungseinheit ===
Die Versorgungseinheit (offizielle Bezeichnung: ''Spacecraft Bus'') stellt die Technik für die grundlegenden Funktionen für den Betrieb der Sonde bereit. Untergebracht ist sie in einer Box aus Kohlefaserverbundmaterial. Sie besitzt einen Adapterring, mit der das Teleskop auf der Trägerrakete befestigt wurde. Alle elektronischen Komponenten und stromführenden Teile sind gegen Weltraumstrahlung gehärtet und entsprechend gegen einschlagende Staubpartikel und geladene Teilchen geschirmt.<ref>{{Internetquelle |url=https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/j/jwst |titel=JWST – eoPortal Directory – Satellite Missions |abruf=2021-04-06 |sprache=en-US}}</ref>

==== Energieversorgung ====
Die Sonde verfügt über [[Solarmodul]]e mit einer Leistung von 2000&nbsp;W über die Missionszeit und Akkumulatoren zur Stromversorgung auf der heißen Seite. Dabei sind die Alterung der Solarzellen und mögliche sich akkumulierende Schäden durch Mikrometeoriten, sowie der Ausfall einzelner Zellen oder Stränge berücksichtigt.<ref>{{Internetquelle |url=https://jwst-docs.stsci.edu/jwst-observatory-hardware/jwst-spacecraft-bus |titel=JWST Spacecraft Bus – JWST User Documentation |abruf=2021-04-14}}</ref>

==== Lagekontrolle ====
Die Sonde ist [[Stabilisierung (Raumfahrt)|dreiachsenstabilisiert]] und hat zur Lagekontrolle [[Sonnensensor|Sonnensensoren]], drei [[Sternsensor]]en, Hemispherical-Resonator-[[Trägheitsrad|Gyroskope]], sechs [[Reaktionsrad|Reaktionsräder]] und Steuerdüsen. Die Sternsensoren haben ein Gesichtsfeld von etwa 16° und einen 512&#8239;×&#8239;512-Pixel-Sensor. Sie sind im Winkel von 45° zur Teleskopachse und gegeneinander angeordnet. Die beobachteten Sterne mit einer Magnitude bis&nbsp;6 werden mit einer gespeicherten Sternkarte verglichen und daran wird die Raumausrichtung in drei Achsen erkannt. Die Ausrichtung der Teleskopachse geschieht durch Ausrichtung der gesamten Sonde. Die Ausrichtung der Teleskopachse anhand der Lagekontrolle liegt dabei im Bereich von 8″, noch bevor ein Leitstern erfasst ist und die Feinregulierung eingesetzt wird. Die Feinregulierung, die über einen beweglichen Spiegel ermöglicht wird, ist ein Teil des Teleskops und der Instrumente und nicht Teil der Lagekontrolle.<ref>{{Internetquelle |url=https://jwst-docs.stsci.edu/jwst-observatory-hardware/jwst-spacecraft-bus/jwst-attitude-control-subsystem |titel=JWST Attitude Control Subsystem – JWST User Documentation |abruf=2021-04-15}}</ref>
==== Kommunikationssystem ====
Zwei ungerichtete [[Rundstrahlantenne]]n mit Halbkugelcharakteristik im [[S-Band]] für [[Telemetrie]], Kommandoübertragung und [[Satellite Laser Ranging]] dienen der Entfernungs- und Positionsbestimmung. Die Kommunikation über diese Antennen kann zu jeder beliebigen Zeit und in jeder Raumlage stattfinden, solange Sichtkontakt zu einer Bodenstation besteht. Die mögliche Datenrate reicht für einfache Steuerbefehle.

Eine Antenne mit 20&nbsp;cm Durchmesser, die in gleicher Richtung wie die Haupt-Parabolantenne montiert ist, dient der Datenübertragung mit bis zu 40&nbsp;kbit/s im S-Band.<ref name=":2">{{Internetquelle |url=https://jwst-docs.stsci.edu/jwst-observatory-hardware/jwst-spacecraft-bus/jwst-communications-subsystem |titel=JWST Communications Subsystem – JWST User Documentation |abruf=2021-04-14}}</ref> Die Datenrate kann im [[Downlink]] (2,2…2,3&nbsp;GHz, Sendeleistung 6&nbsp;Watt) für Telemetrie zwischen 0,2 und 40&nbsp;kbit/s und im [[Uplink]] (2,025…2,12&nbsp;GHz) für Kommandos 2 bis 16&nbsp;kbit/s betragen. Während der Einrichtzeit und in der Arbeitsphase wird das S-Band benutzt; es dient auch zur Notfallkommunikation. Im Gegensatz zum [[Frequenzband#Mikrowellenbereich|Ka-Band]] wird die Übertragung der Daten bei dieser Frequenz kaum durch schlechtes Wetter beeinflusst.

Über eine bewegliche 60-cm-[[Parabolantenne]] zur Kommunikation im Ka-Band (26&nbsp;GHz) erfolgt die Übertragung der Wissenschaftsdaten. Diese Antenne kann aus jeder Lage auch während der Beobachtungen in Richtung Erde gerichtet werden. Die Antenne muss ungefähr alle 2 Stunden und 45 Minuten neu ausgerichtet werden, somit ist dieses die maximale Integrationszeit für Beobachtungen während der Datenübertragung und für spezielle Aufgaben, die während der Beobachtungszeit eine gleichzeitige Datenübertragung benötigen. Die Übertragung ist wahlweise mit einer Datenrate von 7, 14 oder 28&nbsp;Mbit/s möglich. Normalerweise wird die höchste Datenrate benutzt, sie kann aber reduziert werden, wenn schlechte Wetterbedingungen an der Empfangsstation herrschen. Es ist eine vierstündige Datenübertragungsphase alle zwölf Stunden vorgesehen. Jeder vierstündige Kontakt kann im Normalbetrieb mindestens 28,6&nbsp;GB Daten übermitteln.<ref name=":2" /> Für den Downlink sind im regulären Betrieb die drei Antennenstationen des [[Deep Space Network]]s in Goldstone, Canberra und Madrid vorgesehen.

==== Kontrollsystem ====
Das Kontrollsystem besteht aus dem Bordcomputer und einem [[Solid-State-Drive]]. Dieser Speicher hat eine Kapazität von 58,9&nbsp;GB, ist ausgelegt für die in 24 Stunden anfallende Datenmenge und enthält sowohl die wissenschaftlichen Daten, als auch die Daten aus der Versorgungseinheit.

==== Antrieb und Treibstofftanks ====
Die Antriebe sind an der Versorgungseinheit angebracht. Ihr Treibstoff ist für mindestens zehn Jahre Betrieb und das halbe Jahr Vorbereitungszeit ausgelegt.

* Zwei Paare ''Secondary Combustion Augmented Thrusters'' (SCAT). Sie waren nach dem Start im Einsatz und dienen dem Einschwenken und der regelmäßigen Bahnkorrektur am L<sub>2</sub>-Punkt. Eines der Triebwerke in jedem Paar ist redundant. Die Triebwerke verwenden [[Hydrazin]] (N<sub>2</sub>H<sub>4</sub>) und [[Distickstofftetroxid]] (N<sub>2</sub>O<sub>4</sub>) als Oxidator. Zwei Heliumtanks setzen die Komponenten unter Druck.<ref name=":1">{{Internetquelle |url=https://jwst-docs.stsci.edu/jwst-observatory-hardware/jwst-spacecraft-bus/jwst-propulsion |titel=JWST Propulsion – JWST User Documentation |abruf=2021-04-14}}</ref>
* Acht ''Mono-propellant Rocket Engines'' (MRE-1) ermöglichen die Lagekontrolle und die Entsättigung der Reaktionsräder: Der Sonnenwind verursacht ein Drehmoment, weil der Schirm asymmetrisch zum Schwerpunkt ist, das durch die Trimmklappen und durch die Reaktionsräder kompensiert wird. Ab einer gewissen Drehzahl muss Treibstoff eingesetzt werden, um die Räder wieder abzubremsen. Diese Triebwerke verwenden nur Hydrazin als Treibstoff.<ref name=":1" />
Die präzise Flugbahn der Sonde zum Zielgebiet sparte einen großen Teil des Treibstoffs, der nun für Kurskorrekturen in der Umlaufbahn um den Lagrange-Punkt zur Verfügung steht; die Funktionsdauer des Teleskops verdoppelt sich damit auf voraussichtlich 20 Jahre.<ref>{{Internetquelle |autor=Eric Berger |url=https://arstechnica.com/science/2022/01/all-hail-the-ariane-5-rocket-which-doubled-the-webb-telescopes-lifetime/ |titel=All hail the Ariane 5 rocket, which doubled the Webb telescope’s lifetime |hrsg=Ars Technica |datum=2022-01-10 |sprache=en-us |abruf=2022-01-11}}</ref> Es gibt eine Vorrichtung zum Betanken des Teleskops vor dem Start. Diese Vorrichtung könnte mit einer Robotermission zum Nachfüllen der Treibstoffvorräte genutzt werden, es ist aber bisher keine solche Mission geplant.<ref>{{Internetquelle |url=https://jwst.nasa.gov/content/about/faqs/tweetChat1.html |titel=NASA FAQ – JWST Tweet Chat with John Mather |abruf=2022-01-10}}</ref>

==== Wärmeregulierung ====
Die Versorgungseinheit mit dem Bordcomputer befindet sich auf der heißen Seite und wird bei einer Temperatur von ungefähr 300&nbsp;K oder 27&nbsp;°C betrieben. Zur Wärmeabführung gibt es [[Radiator]]en. Der Hauptspiegel und die übrigen Spiegel sind gegen Wärmestrahlung abgeschirmt und passiv gekühlt. Die Instrumente der Nutzlast sind gegenüber der Versorgungseinheit thermisch isoliert und haben eine zusätzliche Kühlung und eigene Radiatoren auf der Rückseite des Hauptspiegels.

=== Sonnenschild ===
[[Datei:James Webb telescope sunshield.jpg|mini|Test des Sonnenschildes im Werk von [[Northrop Grumman]] in Kalifornien, im Jahr 2014]]
Der ca. 21 × 14&nbsp;m<ref>{{Internetquelle |url=https://webb.nasa.gov/content/observatory/sunshield.html |titel=The Sunshield Webb/NASA |sprache=en |abruf=2022-01-03}}</ref> große Sonnenschild hat die Aufgabe, Infrarot- bzw. Wärmestrahlung vom Teleskop und den Instrumenten fernzuhalten. Der [[Multilayer Insulation|Mehrlagen-Strahlungsschild]] besteht aus fünf Lagen [[Polyimide#Kapton|Kapton]], einem [[Polyimide|Polyimid]], das mit [[Aluminium]] beschichtet ist. Die beiden äußersten Lagen sind mit dotiertem [[Silizium]] beschichtet, das besonders gut Wärme abstrahlt. Die [[Dotierung]] erhöht die elektrische Leitfähigkeit und vermindert damit die statische Aufladung durch geladene Partikel; sie gibt den Folien einen rosa Schimmer. Die erste Lage zeigt in Richtung Sonne und ist 50&nbsp;μm stark, die übrigen vier Lagen nur 25&nbsp;μm. Die Aluminiumschicht ist 100&nbsp;Nanometer dick, die Siliziumschicht 50&nbsp;Nanometer.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.dupont.com/news/nasa-webb-telescope-keeping-cool-with-dupont-kapton.html |titel=NASA’s Webb Telescope Keeping Cool with Ultra-thin DuPont™ Kapton® Polyimide Films |sprache=en-US |abruf=2022-01-07}}</ref> Kleine verstärkte Löcher an unterschiedlichen Stellen sorgten dafür, dass die Luft zwischen den Lagen während der Startphase gleichmäßig entweichen konnte. Ein komplizierter Mechanismus sicherte die Folien während des Starts und sorgte für die korrekte Entfaltung auf dem Weg zum Ziel. Nach dem Entfalten besteht zwischen den Lagen ungefähr ein Abstand von 40&nbsp;cm.

Die fünf Lagen Kaptonfolie schirmen das Teleskop nicht nur gegen Strahlung von Sonne und Erde ab, sondern auch von der Wärme der Versorgungseinheit, deren Elektronik eine gewisse Mindesttemperatur haben muss, um zuverlässig zu arbeiten. Die Temperaturdifferenz zwischen der sonnenzugewandten Seite mit ca. 358&nbsp;K (85&nbsp;°C) und der sonnenabgewandten Seite mit ca. 40&nbsp;K (−233&nbsp;°C) beträgt über 300&nbsp;K.<ref>{{Internetquelle |url=https://jwst.nasa.gov/orbit.html |titel=Webb Orbit |werk=jwst.nasa.gov |abruf=2018-09-20}}</ref> Im mehrlagigen Design ist berücksichtigt, dass der Schild von Partikeln durchschlagen werden und Folien an einzelnen Stellen einreißen könnten und trotzdem die Funktionalität nicht verlorengeht; spezielle Verstärkungen verhindern, dass sich längere Risse bilden.

[[Datei:James Webb Space Telescope Mirrors Will Piece Together Cosmic Puzzles (30108124923).jpg|mini|Der Primärspiegel des JWST während der Tests]]

=== Optik ===
Das JWST ist als [[Korsch-Teleskop]] (TMA – Three-Mirror-Anastigmat) aufgebaut. Die effektive [[Brennweite]] beträgt 131,4&nbsp;Meter.<ref name="JWWT-Eigenschaften" />

Der Hauptspiegel hat 6,5&nbsp;Meter Durchmesser und besteht aus 18 sechseckigen Segmenten, die sich erst im All entfalten. Die Spiegel bestehen aus [[Beryllium]], das hauptsächlich wegen seiner geringen Dichte, seiner hohen Festigkeit und seines unterhalb 100&nbsp;K niedrigen [[Ausdehnungskoeffizient|Wärmeausdehnungskoeffizienten]] gewählt wurde.<ref name="JWWT-Eigenschaften" /> Die Spiegel sind so konstruiert, dass sie dem Einschlag von Mikrometeoriten standhalten können, ohne dass sich dadurch die optischen Eigenschaften merklich verschlechtern. Das Flächengewicht der Berylliumplatten beträgt 10,3&nbsp;kg/m², einschließlich der Spiegelmontierung 15,6&nbsp;kg/m². Die einzelnen Segmente können mit [[Aktor|Aktuatoren]] genau ausgerichtet werden. Jedes Segment hat einen [[Inkreis]]durchmesser von 1,3&nbsp;Metern, bei einer Masse von 20&nbsp;Kilogramm. Gefertigt wurden sie von [[Ball Aerospace & Technologies|Ball Aerospace]] in [[Boulder (Colorado)]]. Die Primär-, Sekundär- und Tertiärspiegel wurden in einer Vakuumkammer mit einer 100 nm starken Schicht Gold bedampft, das auch im Infrarotbereich sehr gut reflektiert. Nach der Goldschicht wurde noch eine dünne Glasschicht aus Siliziumdioxid aufgedampft, die die weiche Goldoberfläche vor Kratzern und Partikeln beschützt.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.jwst.nasa.gov/content/observatory/ote/mirrors/index.html#1c |titel=Mirrors Webb/NASA |sprache=en |abruf=2022-01-22}}</ref>

Die Verformung der Spiegelsegmente bei der Abkühlung wurde bei ihrer Herstellung berücksichtigt; außerdem befindet sich in der Mitte eines jeden Segments ein siebter Aktuator, der die Krümmung noch genauer anpassen kann. Im Endzustand bilden alle Spiegelflächen eine gemeinsame Wellenfront, dafür müssen die Spiegel bis auf eine Toleranz von weniger als einer Wellenlänge ausgerichtet werden.<ref name=":9" />

Der konvexe [[Fangspiegel]] (Sekundärspiegel) lässt sich in sechs Freiheitsgraden ausrichten und ist an einer faltbaren Haltestruktur angebracht. Über den unbeweglichen Tertiärspiegel und einen Feinausrichtungsspiegel wird das Licht auf die Instrumente in der [[Objektraum und Bildraum|Bildebene]] geleitet. Der Feinausrichtungsspiegel dient zusätzlich zur Bildstabilisierung und kompensiert die Vibrationen, die von den Reaktionsrädern verursacht werden.

<gallery>
Datei:JWST-HST-primary-mirrors de.svg|Vergleich der Primärspiegel des Hubble-Teleskops und des James-Webb-Weltraumteleskops
Datei:Jameswebb.png|Strahlengang des JWST
Datei:James Webb Space Telescope's Golden Mirror Unveiled (26076364723).jpg|Komplett montiertes Primärspiegelmodul mit ausgefahrenem Sekundärspiegel
</gallery>

=== Instrumente ===
[[Datei:ISIM 3 logical region.jpg|mini|Das ISIM, in dem sich NIRCam, Miri, NIRSpec und FGS-NIRISS befinden, liegt hinter dem Primärspiegel. ''(englischsprachige Bildbeschreibung)'']]
Die Instrumente für die wissenschaftlichen Beobachtungen befinden sich im ''Integrated Science Instrument Module'' (ISIM) hinter dem Primärspiegel. Sie verfügen jeweils über mehr als hundert verschiedene Einstellungsmöglichkeiten bzw. Beobachtungsmodi.<ref>{{Literatur |Autor=Johann Grolle, Christoph Seidler |Titel=(S+) James-Webb-Teleskop: »Es geht darum, Hinweise auf Leben zu finden« |Sammelwerk=Der Spiegel |Datum=2021-12-31 |ISSN=2195-1349 |Online=https://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/james-webb-teleskop-es-geht-darum-hinweise-auf-leben-zu-finden-a-fe65a28a-cb63-450d-825c-f41dbfd0d916 |Abruf=2022-01-01}}</ref>
* NIRCam ({{lang|en|Near Infrared Camera}}) ([[Nahinfrarotspektroskopie]]) ist ein Projekt der NASA und erkennt [[Infrarotstrahlung]] mit einer Wellenlänge zwischen 0,6 und 5&nbsp;µm ([[nahes Infrarot]]) mittels [[Quecksilber-Cadmium-Tellurid]]-Sensoren. Es fängt das Licht von frühen, nach dem [[Urknall]] entstandenen Sternen und Galaxien ein, um diese näher zu untersuchen.<ref name=":5" /> Das Sichtfeld der Kamera besteht aus zwei Quadraten von jeweils 2,3′&nbsp;×&nbsp;2,3′ ([[Winkelminute|Bogenminuten]]), wovon eines Strahlung mit einer Wellenlänge kleiner und das andere größer als 2,5&nbsp;µm misst. Die Winkelauflösung beträgt 0,034″ bzw. 0,068″ ([[Winkelsekunde|Bogensekunden]]). NIRCam wird [[Passive Kühlung|passiv gekühlt]] bei einer Temperatur von weniger als 50&nbsp;Kelvin betrieben. Das Instrument wurde von der [[University of Arizona]] unter der Leitung von [[Marcia J. Rieke]] bereitgestellt.<ref>{{Internetquelle |url=https://jwst.nasa.gov/content/meetTheTeam/people/riekeMarcia.html |titel=Marcia J. Rieke Biography Webb Telescope/NASA |abruf=2021-12-20 |sprache=en}}</ref>
* [[MIRI]] ({{lang|en|Mid Infrared Instrument}}) beobachtet kalte, weit entfernte Objekte im mittleren Infrarotbereich<ref name=":5" /> (Wellenlängen zwischen 5 und 28,3&nbsp;µm). Es besteht aus einer Kamera mit drei identischen 1024&nbsp;×&nbsp;1024-Pixel-[[Strahlungsdetektor|Detektoren]] und einem [[Spektrograf]]en für [[spektroskop]]ische Analyse. Die [[Auflösungsvermögen|Winkelauflösung]] der Kamera beträgt ca.&nbsp;0,19″. MIRI wird mit einem Kryokühler (Heliumkreislauf) aktiv auf eine Temperatur von 6&nbsp;Kelvin gekühlt. MIRI basiert auf einer Zusammenarbeit von ESA mit einem Konsortium aus staatlich geförderten europäischen Instituten, dem [[Jet Propulsion Laboratory]] und dem [[Goddard Space Flight Center]] der NASA. Die Nutzung des MIRI ist aufgeteilt auf 50 % ESA und 50 % NASA.
* NIRSpec ({{lang|en|Near Infrared Spectrograph}}) ist ein Spektrograf für den Wellenlängenbereich von 0,6 bis 5&nbsp;µm. Es kann Spektren von 200 Objekten gleichzeitig aufnehmen und ist, genauso wie MIRI in der Lage, spektroskopisches Mapping durchzuführen. Mit NIRISS teilt sie sich die Fähigkeit, Masse, Temperatur und chemische Zusammensetzung von Objekten zu erfassen.<ref name=":5" /> Entwickelt und gefertigt wurde er im Auftrag der [[Europäische Weltraumorganisation|ESA]] von [[Astrium]], das wiederum die [[Carl Zeiss (Unternehmen)|Carl Zeiss Optronics GmbH]] dafür beauftragte.<ref>{{Internetquelle |url=https://sci.esa.int/web/jwst/-/45694-nirspec-the-near-infrared-spectrograph |titel=ESA Science & Technology – NIRSpec – the Near-Infrared Spectrograph on JWST |abruf=2021-12-20}}</ref>
* FGS-NIRISS (''Fine Guidance System/Near-InfraRed Imager and Slitless Spectrograph''). NIRISS ist ein spaltloser Spektrograph mit weitem Gesichtsfeld (2,2' × 2,2') für den Wellenbereich 1,0&nbsp;µm – 2,5&nbsp;µm. Das&nbsp;Instrument hat einen Beobachtungsmodus, der zur Spektroskopie von Exoplaneten (Erfassung von Molekülen in Atmosphären<ref name=":5" />) optimiert ist. Es misst Masse, Temperatur und chemische Zusammensetzung von Objekten.<ref name=":5" /> Das Fine Guidance System dient der präzisen Ausrichtung der Instrumente und wurde in [[Kanada]] entwickelt. Das Projekt wird von der [[Canadian Space Agency]] (CSA) geleitet. Weitere Beteiligte sind das [[Herzberg Institute of Astrophysics]], das [[National Research Council of Canada]] und die [[Universität Montreal]].
NIRCam und MIRI verfügen über sternlichtblockierende [[Koronograf]]en zur Beobachtung schwach leuchtender Ziele, wie [[Exoplanet|extrasolarer Planeten]] und [[Protoplanetare Scheibe|zirkumstellarer Scheiben]], in unmittelbarer Nähe greller Sterne.<ref>{{Internetquelle |url=https://jwst.nasa.gov/content/observatory/instruments/miri.html |titel=Mid-Infrared Instrument (MIRI) Instrument Webb/NASA |abruf=2021-12-20 |sprache=en}}</ref>

== Galerie ==
<gallery mode="packed">
Datei:NIRSpec Astrium.jpg|Modell der NIRSpec ([[Nahinfrarotspektroskopie|NIR-Spektroskopie]])
Datei:The James Webb Space Telescope in the Cleanroom at the Launch Site (51604442070).jpg|Zusammengefaltetes Teleskop
Datei:James Webb Space Telescope Mirror37.jpg|Reflektorbauteile bei einem [[Kryotechnik|kryotechnischen]] Test im [[Marshall Space Flight Center]]
Datei:James Webb Space Telescope Revealed (26832090085).jpg|Montierter Primärspiegel im [[Goddard Space Flight Center]] mit eingeklapptem Sekundärspiegel
Datei:The James Webb Space Telescope Unloaded from the MN Colibri (51584657771).jpg|Entladen des Spezialtransporters vom Schiff
</gallery>
<gallery mode="packed">
 NASA's Webb Telescope ISIM Gets Cubed for Gravity Test (15930824442).jpg|ISIM-Modul (in dem sich die für Forschung wichtigen Instrumente befinden) bei einer [[Schwerkraft]]-Testung
 James Webb Space Telescope Mirror29.jpg|Einzelner Spiegel/Optik
 JWST FGS ETU picture.jpg|FGS-NIRISS-Instrument
 JWST 508208main nircam4 lg full.jpg|Test der NIRCam. Im Bild sind [[Kollimation]]slinsen zu erkennen
 Primary Mirror Size Comparison Between Webb and Hubble.webm|mini|hochkant=1.0|right|Größenvergleich JWST und Hubble (Animation)
</gallery>
<gallery mode="packed">
Datei:Blueprints of the James Webb Space Telescope.jpg|Schema des JWST
</gallery>
{{multiple image
| align = center
| Bild1 = Animation of James Webb Space Telescope trajectory - Polar view.gif
| Untertitel1 = Animation der Flugbahn des James Webb-Weltraumteleskops – Polaransicht
| Breite1 = 256
| Bild2 = Animation of James Webb Space Telescope trajectory - Equatorial view.gif
| Untertitel2 = Animation der Flugbahn des James Webb-Weltraumteleskops – Äquatorialansicht
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| width1 = 256
| width2 = 274
}}

== Siehe auch ==
* [[Weltraumteleskop#Liste von Weltraumteleskopen|Liste von Weltraumteleskopen]]

== Weblinks ==
{{Commonscat|James Webb Space Telescope}}

* [https://esamultimedia.esa.int/docs/science/Webb_LaunchKit_German.pdf Pressemappe der ESA zum JWST (''esamultimedia.esa.int'')] (deutsch) (PDF; 27&nbsp;MB)
* [https://webbtelescope.org/ Website (''webbtelescope.org'')] (englisch)
* [https://webb.nasa.gov/content/webbLaunch/whereIsWebb.html?units=metric Aktueller Status des JWST der NASA (Where is the JWST now)] (englisch)
* [http://www.jwst.nasa.gov/ JWST-Seite der NASA] (englisch) [https://blogs.nasa.gov/webb/ News-Blog der NASA zu JWST] (englisch)
* [http://sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=29 JWST-Seite der ESA] (englisch)
* [http://www.stsci.edu/jwst/ JWST-Seite des STScI] (englisch)
* [http://www.asc-csa.gc.ca/eng/satellites/jwst/ JWST-Seite der CSA/ASC] (englisch)
* Terra X (ZDF): [https://www.zdf.de/dokumentation/terra-x/lesch-und-co-james-webb-102.html ''„James Webb“ – was kann das neue Weltraumteleskop?''] (26 min, Erstausstrahlung am 23. Dezember 2021)

== Einzelnachweise ==
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