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Eine Visualisierung des römischen Weltraumteleskops im Weltraum. | Quelle: Scientific Visualization Studio, NASA Goddard Space Flight Center.
Amerikas nächstes großes Weltraumobservatorium wird unseren Planeten in nur einem Monat verlassen.
NASA-Wissenschaftler trafen sich am Mittwoch (29. Juli), um über den aktuellen Stand des Nancy Grace Roman Weltraumteleskops zu berichten, dem nächsten großen Observatorium der NASA, das sich bald in die Reihe von Legenden wie dem Hubble-Weltraumteleskop und dem James-Webb-Weltraumteleskop einreihen wird.
Und diese Pressekonferenz war voller guter Nachrichten. Das 4 Milliarden Dollar teure römische Weltraumteleskop soll am 30. August um 7:26 Uhr ET (11:26 Uhr GMT) mit einer SpaceX-Rakete starten. Laut dem Team liegt der Start damit neun Monate vor dem geplanten Termin.
Ich sehe es als Magie durch Physik.
Julie McEnery, leitende Wissenschaftlerin, Roman-Projekt.
«In 30 Tagen werden wir Roman starten, es testen, die Aperturabdeckung öffnen, in den Himmel schauen und zum ersten Mal Daten zur Erde zurücksenden«, sagte Jeremy Perkins, der Wissenschaftler für die Integration und Tests des Roman-Teleskops, auf einer Pressekonferenz im Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland.
Das Update, das am Mittwoch veröffentlicht wurde, folgt nur wenige Tage, nachdem die NASA bekannt gegeben hatte, dass die Raumsonde Roman mit Hydrazin betrieben wird – einem Treibstoff, der zwar für seine hohe Effizienz bekannt ist, aber gleichzeitig giftig und instabil ist. Aus diesem Grund prüft die NASA Möglichkeiten, diesen Treibstoff schrittweise zu ersetzen. Er wird jedoch weiterhin häufig verwendet, bis ein geeigneter Ersatz verfügbar ist.
Die Arbeit mit Roman erfordert eine große Menge Hydrazin. Dies ist auf mehrere Faktoren zurückzuführen, erklärte Perkins.
Zunächst ist es wichtig zu wissen, dass Roman auf den sogenannten Lagrange-Punkt 2 zusteuert, einen gravitativ stabilen Punkt, der sich eine Million Meilen von der Erde entfernt zwischen Sonne und Erde befindet. Dieser Punkt ist ein beliebter Standort für Observatorien, da er es ermöglicht, Raumfahrzeuge so auszurichten, dass ihre Instrumente vor Überhitzung geschützt sind und ihre Solarpaneele Sonnenlicht zur Energiegewinnung nutzen können. Beispielsweise befindet sich auch das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) am Lagrange-Punkt 2.
Auf dem Weg zu Punkt L2 muss Roman etwas Treibstoff verbrauchen, um seinen Kurs anzupassen und sicherzustellen, dass er auf dem richtigen Weg ist.
«Etwa am 100. Tag werden wir den letzten Orbitaleintritt um den Lagrange-Punkt L2 durchführen», sagte Perkins. «Danach verfügen wir über genügend Treibstoff für alle notwendigen Trägheitsbrennmanöver und die Aufrechterhaltung der Umlaufbahn für fünf Jahre oder länger.».
Das römische Weltraumteleskop hängt in einem Reinraum. | Foto: NASA/Sydney Rocz
Nachdem Roman nun betankt ist, besteht der nächste Schritt darin, ihn an eine SpaceX Falcon Heavy-Rakete anzukoppeln, die ihn über unseren Planeten hinaus befördern wird.
«Es dauert nur drei Wochen, um das Observatorium in die Nutzlastverkleidung einzubauen, die uns in die Umlaufbahn bringen wird», sagte Jackie Townsend, die Projektleiterin von Roman, während der Konferenz.
Townsend fügte außerdem hinzu, dass das gesamte Roman-Team startbereit sei: «Das Roman Dream Team vollbringt weiterhin Wunder, und ich freue mich, erneut verkünden zu können, dass Roman bereit für den Start ist.».
Lagrange-Punkt-Diagramm. | Quelle: NASA/WMAP-Wissenschaftsteam
Was nach dem Start geschieht, lässt sich am besten auf eine Weise ins rechte Licht rücken.
Um das Roman-Teleskop mit dem Hubble-Weltraumteleskop zu vergleichen, ist es erwähnenswert, dass Wissenschaftler schätzen, dass Roman jährlich über 500 Terabyte an Daten produzieren wird. Hubble hat in seinen rund 35 Betriebsjahren insgesamt 400 Terabyte an Daten erzeugt.
«Das Roman-Teleskop hat ungefähr die gleiche Empfindlichkeit und Sehschärfe wie Hubble, aber wir beobachten den Himmel viel schneller, sodass ein Monat Beobachtungszeit zur Erforschung unserer Milchstraße mit Hubble etwa ein Jahrhundert dauern würde», sagte Julie McEnery, leitende Wissenschaftlerin des Roman-Projekts, während der Konferenz.
«Wir bräuchten über eine halbe Million 4K-Fernseher, um ein einziges Bild einer römischen Figur aus unserer größten Studie vollständig darzustellen», sagte McEnery. «Um das zu verdeutlichen: Diese Fernseher würden 45 Häuserblöcke in Manhattan bedecken.».
Wie wäre es mit einem Vergleich zwischen dem römischen Teleskop und dem JWST? Obwohl das römische Weltraumteleskop dank seines beeindruckenden Weitfeldinstruments (WFI) über gewisse Nahinfrarot-Fähigkeiten verfügt, ist es den hochempfindlichen Infrarotsensoren des JWST dennoch unterlegen. Sein Vorteil liegt jedoch in seinem Panoramabild. Ein mit dem römischen Teleskop aufgenommenes Bild wäre etwa 50-mal breiter.
«Das Webb-Teleskop ist darauf ausgelegt, das Universum in sehr großen Tiefen mit außergewöhnlicher Empfindlichkeit zu erforschen und uns so die Suche nach seltenen Objekten im frühen Universum zu ermöglichen», sagte McEnery über das JWST. «Um jedoch seltene Objekte in den näheren Bereichen des Universums zu finden, wird das Roman-Teleskop benötigt.».
Als Beispiel nannte McEnery «kleine rote Punkte» – schwer fassbare Objekte, die auf Aufnahmen des frühen Universums, die vom JWST-Teleskop gemacht wurden, immer wieder auftauchen. Der Schlüssel zum Verständnis dieser Objekte liegt darin, möglichst viele von ihnen zu finden. Da das JWST jedoch extrem vergrößerte Bilder verwendet, die auf die entferntesten Regionen des Universums fokussiert sind, kann es nicht so viele Objekte gleichzeitig präzise abbilden. Das römische Teleskop hingegen ist genau für diesen Zweck konzipiert.
Sobald all diese Daten gesammelt sind, sind die Möglichkeiten für unsere Entdeckungen grenzenlos. Eines der Instrumente des römischen Teleskops, das Koronograf, wird die Exoplanetenforschung voraussichtlich revolutionieren, und das Wide Field Imaging Telescope (WFI) wird den Kosmos absuchen, um im Rahmen seiner Hauptuntersuchung etwa zwei Milliarden Galaxien abzubilden.
«Ich glaube, das ist Magie, angetrieben von Physik. Wir nutzen die Welleneigenschaften des Lichts, um das Licht des Sterns zu neutralisieren und die Planeten um ihn herum abzubilden», sagte McEnery.
Das römische Weltraumteleskop wird einem Akustiktest unterzogen. | Foto: NASA/Jolearra Tshiteya
Das Verständnis der Dynamik möglichst vieler Galaxien wird Wissenschaftlern helfen, die Komplexität von Dunkler Materie und Dunkler Energie zu entschlüsseln. Wir können das dunkle Universum nicht sehen, aber wir können beobachten, wie es das beobachtbare Universum beeinflusst. Und dies sind nur einige der erwarteten Ergebnisse von Romans Forschung. Wie das Team immer wieder betont hat – und wie die meisten Observatoriumsteams argumentieren – sind die besten Entdeckungen unerwartet.
Auch im Hinblick auf andere technologische Fortschritte bleibt dieses Prinzip gültig. Als das Internet erfunden wurde, ahnten seine Schöpfer wohl kaum, dass es zu Innovationen wie Facebook oder Spotify führen würde, und als das erste Videospiel entwickelt wurde, schien das Konzept eines Open-World-Rollenspiels möglicherweise unerreichbar.
«Als wir die Hubble- und Webb-Teleskope bauten, suchten wir nach fernen Galaxien in den entferntesten Regionen des Universums. Dank Hubble und Webb können wir nun aber Asteroiden verfolgen, die eine Bedrohung für die Erde oder zukünftige Mondstationen darstellen könnten«, sagte Sean Domagal-Goldman, Direktor der Astrophysik-Abteilung im NASA-Hauptquartier, auf der Konferenz. »Das war früher unmöglich, ist aber jetzt Realität und teilweise schon Routine.«.
Vielleicht wird das, was Roman für uns bereithält, dazu führen, dass die nächste Generation seinen Namen trägt, sinnierte Townsend.
Das Roman-Teleskop ist nach Nancy Grace Roman benannt, einer Pionierin auf ihrem Gebiet, der ersten weiblichen Verwaltungsleiterin der NASA und der ersten Leiterin der Astronomieabteilung der Behörde. Aufgrund ihrer bedeutenden Beiträge zur Entwicklung des Hubble-Teleskops wird sie mitunter als «Mutter des Hubble» bezeichnet und ist für ihre bahnbrechende Satellitenforschung bekannt. Sie legte zudem Jahrzehnte vor den ersten Exoplanetenentdeckungen den Grundstein für die Exoplanetenforschung.
«Die nächste Dr. Nancy Grace Roman wird nächstes Jahr irgendwo in einem Klassenzimmer sitzen, unsere Daten auswerten und hoffentlich vom wissenschaftlichen Fieber gepackt werden und die Welt so verändern, wie es Dr. Nancy Grace Roman getan hat», sagte Townsend.
«Ich bin unglaublich stolz, Teil dieses Projekts zu sein.».