Die NASA hat kürzlich einen entscheidenden Teil des römischen Weltraumteleskops – die äußere Barrel-Baugruppe – einem strengen „Spin-Test“ unterzogen, um seine Widerstandsfähigkeit gegenüber den intensiven Gravitationskräften zu bewerten, denen es beim Start ausgesetzt ist. Dieser Test, ein Standardverfahren in der Luft- und Raumfahrttechnik, findet typischerweise in einer riesigen Zentrifuge statt, die die erhöhten Schwerkraftbedingungen einer Weltraummission nachahmt.
Es gibt große Vorfreude auf dieses Teleskop der nächsten Generation, das nach Nancy Grace Roman, der ersten Chefastronomin der NASA und „Mutter des Hubble-Weltraumteleskops“, benannt wurde. Es wird ein Sichtfeld haben, das 100-mal größer ist als das von Hubble. Das Teleskop, kurz „Roman“ genannt, wird mit anderen weltraumgestützten Observatorien zusammenarbeiten, um Exoplaneten und planetenbildende Scheiben direkt zu beobachten – die derzeit indirekt beobachtet werden.
Es wird auch verwendet, um eine statistische Zählung der Planetensysteme in unserer Galaxie durchzuführen und wesentliche Fragen in den Bereichen Dunkle Energie und Infrarot-Astrophysik zu klären. „Romans viel größeres Sichtfeld wird viele solcher Objekte offenbaren, die bisher unbekannt waren“, sagte Julie McEnery, Romans leitende Projektwissenschaftlerin bei Goddard, in einer NASA-Erklärung aus dem Jahr 2023. „Und da wir noch nie zuvor ein Observatorium wie dieses hatten, das den Kosmos scannt.“ „Wir könnten sogar völlig neue Klassen von Objekten und Ereignissen finden.“
Die Außenrohrbaugruppe soll das Teleskop schützen und eine strukturelle Unterstützung für andere Komponenten bieten. „Es ist ein bisschen wie ein Haus auf Stelzen gestaltet“, sagte Jay Parker, Produktdesignleiter für die Baugruppe bei Goddard, in einer Erklärung.
Das „Haus“ besteht aus einer Hülle und einem Verbindungsring, der das Teleskop umhüllt, es vor Streulicht schützt und gleichzeitig Geräte beherbergt, die für eine konstante Temperatur sorgen. Diese Temperaturregulierung ist von entscheidender Bedeutung, da sich die für die Konstruktion des Teleskops verwendeten Materialien bei Temperaturschwankungen ausdehnen und zusammenziehen.
Das „Haus“ besteht aus einer Hülle und einem Verbindungsring, der das Teleskop umhüllt, es vor Streulicht schützt und Geräte beherbergt, die für eine konstante Temperatur sorgen. Diese Temperaturregulierung ist von entscheidender Bedeutung, da sich die für die Konstruktion des Teleskops verwendeten Materialien bei Temperaturschwankungen ausdehnen und zusammenziehen. Wenn sich die Temperatur ändert, kann es zu einer Fehlausrichtung der Spiegel kommen, was sich negativ auf die Fähigkeit des Teleskops auswirkt, klare und genaue Bilder entfernter Himmelsobjekte aufzunehmen. Durch die Gewährleistung einer stabilen Temperatur kann das Teleskop die Integrität seiner Spiegel aufrechterhalten und seine Gesamtleistung verbessern.
Um diese Stabilität zu erreichen, konstruierten NASA-Wissenschaftler die Struktur aus einem Verbundmaterial aus zwei Arten von Kohlenstofffasern, gemischt mit verstärktem Kunststoff, befestigt mit Titanbeschlägen. Diese Materialauswahl ist steif genug, um das Risiko einer Verformung auszuschließen, und gleichzeitig leicht genug, um die Belastung beim Start zu minimieren. Darüber hinaus weist die Innenstruktur des Gehäuses ein Wabendesign auf, das für ein starkes, stabilisierendes Gerüst sorgt und gleichzeitig den Materialverbrauch und das Gesamtgewicht reduziert.
Das Haus steht auf einer Reihe von „Stelzen“, die das Wide Field Instrument und das Coronagraph Instrument des römischen Teleskops umgeben werden. Es wird auch als Gerüst fungieren und es der Außenrohrbaugruppe ermöglichen, sich mit dem Raumschiff zu verbinden, das das Teleskop in die Umlaufbahn befördern wird. Die gesamte Struktur ist 17 Fuß (5 Meter) hoch und etwa 13,5 Fuß (4 Meter) breit.
„Wir konnten nicht die gesamte Außenzylinderbaugruppe in der Zentrifuge in einem Stück testen, da sie zu groß ist, um in den Raum zu passen“, sagte Parker. „Also haben wir das ‚Haus‘ und die ‚Stelzen‘ getrennt getestet.“
Die Zentrifuge selbst ist riesig, mit einem 600.000 Pfund (272.000 Kilogramm) schweren Stahlarm, der von einem riesigen rotierenden Lager ausgeht und sich über die Testkammer im Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, erstreckt. Wenn Gegenstände oder auch Astronauten am Ende ihres Arms gedreht werden, simuliert die Zentrifuge ein erhöhtes, künstliches Gefühl der Schwerkraft.
Für Astronauten beträgt dies normalerweise etwa das Ein- bis Zweifache der Erdanziehungskraft, gemessen in Gs (Kraft pro Masseneinheit). Aber bei Geräten wie Teleskopen, die in den Weltraum transportiert werden, kann dieser Wert aufgrund von Vibrationen im Frachtraum auf 6–7 G ansteigen.
Um die erforderlichen 7Gs zu erreichen, wurden Teile der äußeren Zylinderbaugruppe in der Zentrifuge mit bis zu 18,4 Umdrehungen pro Minute gedreht. Nach erfolgreichen Tests sagen NASA-Wissenschaftler, dass sie es nun Ende dieses Jahres wieder zusammenbauen und mit Romans Solarmodulen und der ausfahrbaren Blendenabdeckung integrieren werden.
Die vollständig zusammengebauten Komponenten werden dann im nächsten Jahr thermischen Vakuumtests unterzogen, um sicherzustellen, dass sie der rauen Umgebung im Weltraum standhalten, sowie Vibrationstests, um sicherzustellen, dass sie während des Starts standhalten. Danach werden sie in den Rest des Observatoriums integriert, dessen Inbetriebnahme für Mai 2027 geplant ist.
Wissenschaftler sind bereits gespannt, was das Teleskop entdecken könnte. „Diese römische Durchmusterung wird den Astronomen einen Schatz an Daten liefern, die es zu durchforsten gilt, und eine offenere kosmische Erkundung ermöglichen, als dies normalerweise möglich ist“, sagte McEnery. „Möglicherweise entdecken wir zufällig völlig neue Dinge, von denen wir noch nicht wissen, dass wir danach suchen sollen.“
