Gedroomd kerstcadeau voor astronomen: de lancering van krachtigste ruimtetelescoop ooit

Voor astronomen overal ter wereld zou het het gedroomde kerstcadeau zijn: de lancering op kerstdag van de langverwachte James Webb Ruimte Telescoop (JWST) die nog ambitieuzer is dan zijn mythische voorganger, de Hubble Ruimte Telescoop (HST). België speelt een niet onaanzienlijke rol in het opzet.

De Amerikaans-Europees-Canadese kijker had al in 2007 de ruimte moeten ingaan. Maar onder meer door technische tegenslagen en niet in het minst budgetoverschrijdingen – met ongeveer tien miljard dollar is het oorspronkelijk budget drie keer overschreden – waren er meerdere vertragingen. Zelfs nog op de Europese lanceerbasis Kourou in Frans-Guyana kwam er de jongste dagen uitstel vanwege technische problemen en het weer. De lancering met een krachtige Europese Ariane-5 draagraket is nu gepland voor zaterdag 13.20 uur Belgische tijd, met een lanceervenster dat 32 minuten open is.

Genoemd naar het tweede hoofd van het Amerikaanse ruimtevaartbureau NASA, begon de ontwikkeling van de James Webb telescoop in 1989. De satelliet weegt 6,2 ton en is met een hoogte van 10,66 meter en breedte van 4,7 meter de grootste ruimtetelescoop ooit. Met een diameter van 6,5 meter, bijna drie keer zo groot als de HST, zit de spiegel van de JWST opgevouwen in de neuskegel van de Ariane. Die helemaal uitvouwen in de ruimte – samen met zijn zonnescherm dat zo groot is als een tennisveld – zal bij velen tot een stevig potje nagelbijten leiden.

Krachtigste ruimtetelescoop ooit

Daarbovenop is het de krachtigste ruimtetelescoop ooit. ‘De telescoop is zo krachtig dat, als je een hommel zou zijn op 380.000 kilometer van hier, men je zou kunnen zien’, aldus een kosmoloog die aan de wieg van de JWST stond. De kijker moet in infrarode golflengtes het zwakke licht opvangen van de allereerste sterrenstelsels en van het ontstaan van sterren. Waar de in 1990 gelanceerde en nog steeds actieve Hubble tot 500 miljoen jaar na de oerknal,13,8 miljard jaar geleden, kon kijken, heeft de honderd keer gevoeligere JWST de ambitie tot 200 miljoen jaar na het ontstaan van het heelal te loeren, wat van de telescoop een ongelooflijke teletijdmachine maakt.

De James Webb moet aldus verduidelijken wat er zich na de middeleeuwen van het universum heeft afgespeeld en moet ook een grote rol spelen in de exploratie van planeten buiten ons zonnestelsel, exoplaneten waarvan er reeds bijna vijfduizend zijn ontdekt. Sommige bevinden zich niet te dicht of te ver van hun moederster, wat hen levensvatbaar maakt. Mogelijk ontdekt de JWST in hun atmosfeer moleculen die leven echt mogelijk maken. Wat het antwoord kan geven op dé ultieme vraag: zijn wij als planeet aarde alleen of niet alleen in het universum?

Anders dan de Hubble die rondom de Aarde draait, opereert het gevaarte vanop het punt Lagrange 2, dat zich op 1,5 miljoen kilometer van onze planeet bevindt. Daar behoudt het ruimtetuig een zelfde positie ten opzichte van de aarde en zon, en daardoor wordt het ijken van de instrumenten eenvoudiger. De JWST moet een maand na de start zijn observatiepost bereiken. Dat de astronomen zitten te popelen bewijzen de reeds meer dan duizend voorstellen voor het eerste observatiejaar die het Europese Ruimtevaartbureau ESA naar eigen zeggen heeft gekregen.

Om de torenhoge ambities waar te maken beschikt de James Webb over vier wetenschappelijke instrumenten. De NIRCam is een nabij-infraroodcamera die het licht van de eerste sterrenstelsels moet opvangen, stervorming in de Melkweg moet observeren en naar de exoplaneten gluurt. De NIRSpec is een spectrograaf die in dezelfde golflengtes hetzelfde doet, maar ook de aard van het geobserveerde kan bestuderen. In het midden-infrarood opererend moet de Europese MIRI zich in het bijzonder storten op exoplaneten. De FGS/NIRISS is dan weer een Canadees dubbelinstrument, waarbij de FGS de satelliet nauwkeurig moet positioneren en de NIRISS een spectrograaf is.

Belangrijke Belgische bijdrage

Belgische wetenschappers waren al bij de oorspronkelijke discussies rond de JWST betrokken, maar het kleine landje aan de Noordzee speelt nog een veel grotere rol. Het Centre Spatial de Liège (CSL) testte de NIRSpec. Het bouwde samen met Thales Alenia Space in Charleroi en OIPSensor Systems in Oudenaarde de elektronicabox voor de instrumentbesturing en een optisch systeem voor MIRI. Het CSL zal ook het door Michaël Gillon ontdekte planetair systeem TRAPPIST-1, waar levensvatbare exoplaneten zouden zijn, verder bestuderen.

KU Leuven bouwde samen met het CSL en OIPSensor Systems eveneens onderdelen voor de MIRI. Samen met de Gentse universiteit werkte de Leuvense tevens aan de software, de karakterisatie en de ijking van de spectrograaf. KU Leuven testte de MIRI intens tijdens de hele ontwikkelingsfase. Bovendien kregen onderzoekers van KU Leuven en de UGent reeds waarnemingstijd toegewezen.

De JWST heeft een geplande levensduur van vijf tot zeven jaar, maar ESA, dat 700 miljoen euro heeft geïnvesteerd, hoopt dat de ruimtetelescoop vijftien tot twintig jaar meegaat.