Wissenschaftler, die am Nancy Grace Roman Space Telescope der NASA arbeiten, haben einen bedeutenden Meilenstein beim Aufbau des Observatoriums der nächsten Generation erreicht, das sich mit kritischen Fragen zu Dunkler Materie, Exoplaneten und Infrarot-Astrophysik befassen soll.
Die optische Teleskopbaugruppe, eine Schlüsselkomponente des Nancy Grace Roman Space Telescope, kurz Roman, wurde Anfang November erfolgreich von Rochester, New York, an das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, geliefert, wo sie entworfen und gebaut wurde von der Firma L3Harris Technologies.
Diese fortschrittliche Baugruppe umfasst einen hochmodernen Primärspiegel, der schwaches Infrarotlicht aus dem fernen Kosmos einfangen und fokussieren soll, sowie neun zusätzliche präzisionsgefertigte Spiegel. Zusammen mit seinen strukturellen Stützen und der hochentwickelten Elektronik wird die Baugruppe als „Auge“ des Teleskops dienen, bahnbrechende Beobachtungen ermöglichen und die Geheimnisse des Universums entschlüsseln.
Die Lieferung stellt einen entscheidenden Schritt zur Fertigstellung des römischen Weltraumteleskops dar, das unser Verständnis des Kosmos erweitern und die Erforschung der Dunklen Energie, der Galaxienbildung und der Planetensysteme außerhalb unseres Sonnensystems revolutionieren soll.
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„Projekte dieser Größenordnung erfordern Exzellenz in praktisch jeder Hinsicht“, sagte J. Scott Smith, Teleskopmanager der Versammlung bei NASA Goddard, per E-Mail gegenüber Space.com. „Dieses Streben nach Perfektion wird beim Bau und der Lieferung eines Weltraumteleskops verstärkt, das technische Grenzen überschreitet, um scheinbar unmögliche wissenschaftliche Fragen zu beantworten.“
Roman wird seinen Vorgänger, das Hubble-Weltraumteleskop, mit seinen fortschrittlichen Fähigkeiten zur Durchführung groß angelegter Himmelsdurchmusterungen übertreffen.
„Ähnlich wie ein Mobiltelefon über mehrere Kameras verfügt, um ein Weitwinkel- und ein Zoombild aufzunehmen, werden Webb und Roman zusammenarbeiten, um unser Universum aus verschiedenen Perspektiven zu erkunden“, sagte Smith und bezog sich dabei auf das 10 Milliarden US-Dollar teure James-Webb-Weltraumteleskop der NASA, das im Dezember gestartet wurde 2021. „Romans Technologie und wissenschaftliche Fähigkeiten werden auch als nächster entscheidender Schritt auf dem Weg zum Habitable Worlds Observatory dienen, das unser Verständnis des Universums noch weiter verbessern und die Suche nach Planeten vorantreiben würde, die Leben unterstützen könnten.“
Ausgestattet mit einem Wide Field Instrument mit einer 300-Megapixel-Infrarotkamera wird Roman einen viel größeren Bereich des Nachthimmels abdecken. Darüber hinaus ist das Teleskop für den Betrieb bei extrem niedrigen Temperaturen ausgelegt, wodurch das interne Rauschen minimiert und die Erkennung schwacher, entfernter Objekte erleichtert wird.
„Das weite Sichtfeld ermöglicht es dem Observatorium, in einem einzigen Bild zu erfassen, wofür Hubble mehrere Hundert benötigen würde, und wenn man berücksichtigt, wie schnell das römische Observatorium auf ein neues Ziel zeigen kann, verbessert es die Effizienz weiter“, erklärte Smith. „Eine der wichtigsten Vermessungskampagnen von Roman, die High Latitude Wide Area Survey, wird in etwas mehr als sieben Monaten 2.000 Quadratgrad (etwa 5 % des Himmels) abdecken. Hubble oder Webb würden Hunderte von Jahren brauchen, um einen so großen Himmelsbereich abzubilden .”
Der bereits installierte Koronograph des Teleskops wird es ihm ermöglichen, das helle Licht von Sternen auszublenden und so eine direkte Beobachtung schwacher Objekte wie Exoplaneten und entfernter Galaxien mit größerer Klarheit zu ermöglichen.
Das Design und die Leistung der Baugruppe werden eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Qualität der Missionsergebnisse spielen und die Herstellungs- und Testprozesse außergewöhnlich streng gestalten. Um bei einem derart komplexen Projekt erfolgreich zu sein, ist trotz der unvermeidlichen Herausforderungen eine einwandfreie Abstimmung unzähliger Elemente erforderlich.
„Erfolg erfordert die perfekte Ausrichtung von Millionen von Elementen, doch die Arbeit wird von Menschen und Maschinen ausgeführt – beide sind von Natur aus unvollkommen“, sagte Smith. „Menschliches Versagen, Unfälle und mechanische Ausfälle sind unvermeidliche Realitäten, mit denen wir uns auseinandersetzen müssen. (Aber) es geht nicht nur darum, Fehler zu verhindern, sondern auch darum, wie wir reagieren und uns von ihnen erholen, wenn sie auftreten. Hier hat unser Team wirklich hervorragende Leistungen erbracht.“
Um die Fehlerwahrscheinlichkeit zu minimieren, wurde jede einzelne Komponente vor dem Zusammenbau sorgfältig geprüft. Anschließend wurde das gesamte Teleskop strengen Tests unterzogen, um die starken Erschütterungen und Vibrationen zu simulieren, denen es während des Starts ausgesetzt sein wird, um sicherzustellen, dass es unversehrt in seiner gewünschten Umlaufbahn ankommt und wie vorgesehen funktioniert.
Die NASA berichtet, dass das Teleskop einen Monat lang einem thermischen Vakuumtest unterzogen wurde, um sicherzustellen, dass es der Temperatur- und Druckumgebung des Weltraums standhält und gleichzeitig seine eigene Temperatur auf den Bruchteil eines Grads genau hält. Dies bedeutet, dass das Teleskop einen stabilen Fokus beibehalten kann, um seine hochauflösenden Bilder aufzunehmen.
Diese sorgfältige Koordination und umfangreiche Tests sind der Schlüssel zur Gewährleistung der Leistung des Teleskops, insbesondere wenn es um Stabilität geht. „Das römische Teleskop stellt den Gipfel der Teleskopstabilität dar, eine Behauptung, die durch umfangreiche bodengestützte Tests untermauert wird“, fügte Smith hinzu. „Um dieses beispiellose Maß an Stabilität zu erreichen, haben wir innovative Methoden bei der Hardwarekonstruktion und -prüfung entwickelt und damit den Stand der Technik in der Teleskoptechnik erheblich vorangetrieben.“
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Die nächsten Schritte umfassen die Integration der optischen Baugruppe in Romans Instrumententräger, das strukturelle Skelett des Observatoriums. Nach Angaben des Teams bleiben sie auf dem richtigen Weg zum mit Spannung erwarteten Start des Teleskops Anfang 2027 auf einer SpaceX Falcon Heavy-Rakete.
„Ein Höhepunkt unserer Reise war es, mitzuerleben, wie das gesamte Teleskop zu einem ausgerichteten System zusammenkam – ein Moment, der jahrelanges Engagement von Hunderten von Einzelpersonen zum Ausdruck brachte“, sagte Smith. „Während dieses Prozesses erlebte das Ausrichtungsteam etwas wirklich Außergewöhnliches: Sie konnten im Doppeldurchgang durch das Teleskop schauen und ihr eigenes Spiegelbild sehen. Der Doppeldurchgang ist so etwas wie ein Selfie im Spiegel, bei dem man das Teleskop verwendet.“ sich selbst betrachten.
„Als ich die Gelegenheit hatte, selbst durch das Teleskop zu schauen, war das eine geradezu transzendente Erfahrung“, fuhr er fort. „Es war surreal, den Techniker dabei zu beobachten, wie er mit so unglaublicher Präzision und Klarheit neu abgebildet und auf nur wenige Zentimeter verkleinert wurde. Es war ein Moment, der nicht nur die außergewöhnlichen Fähigkeiten des Teleskops demonstrierte, sondern uns auch direkt mit der Größe unserer Leistung verband.“ Diese Erfahrung ging über eine bloße wissenschaftliche Errungenschaft hinaus – sie berührte den Kern der menschlichen Neugier und unseres unermüdlichen Strebens, den Kosmos zu verstehen.“
