Nancy Grace Roman Space Telescope
Start im August: Was kann "Roman", der Nachfolger des Weltraumteleskops Hubble?
Ende des Monats soll das nächste große Nasa-Teleskop nach Hubble und Webb abheben. Es hat eines der komplexesten wissenschaftlichen Instrumente der Nasa an Bord, an dem eine österreichische Astronomin mitwirkte
Julia Sica
Frühstarter gibt es in der Raumfahrt selten: Immer wieder werden große Raumfahrtprojekte jahrelang verzögert, das James-Webb-Weltraumteleskop hob 2021 mit etwa zehn Jahren Verspätung ab. Doch die nächste große Mission der US-Weltraumbehörde Nasa dürfte acht Monate früher als gedacht an den Start gehen: Das Nancy Grace Roman Space Telescope verlässt laut Plan in etwa einem Monat, am 30. August, die Erde. Den Plänen zufolge sollte die Mission bis Mai 2027 beginnen. Natürlich muss das Wetter mitspielen – es könnte den Flug der Falcon-Heavy-Trägerrakete von Space X mit "Roman" an Bord nach hinten verschieben. Doch abgesehen davon sieht es so aus, als könnte das nächste große Weltraumteleskop im Spätsommer durchstarten.
Benannt wurde es nach der ersten Chefastronomin der Nasa, Nancy Grace Roman, die 2018 verstarb. Einer der Höhepunkte ihrer Karriere war die Planung und Lancierung des berühmten Weltraumteleskops Hubble, weshalb Roman auch den Ehrentitel "Hubbles Mutter" erhielt. Das nach ihr benannte Teleskop wiederum kann als Nachfolger von Hubble gelten, sagt Iva Laginja. Die kroatisch-österreichische Astronomin hat selbst an der Entwicklung von "Roman" mitgewirkt. Laginja forscht am Observatoire de la Côte d'Azur in Nizza und leitet eine der Beobachtungen, die das Observatorium im All bereits in der Frühphase anstellen wird.
Vor zehn Jahren begann man mit der Entwicklung des Teleskops, das quasi ein Panoramafenster in die unendlichen Weiten des Weltraums sein wird. Es überblickt also einen riesigen Bereich gleichzeitig und erlaubt beispielsweise neue Erkenntnisse über Exoplaneten und explodierende Sterne, die Supernovae. Auch Dunkle Energie und Dunkle Materie können dank Roman umfangreicher erforscht werden: In den Daten suchen Fachleute nach sichtbaren Strukturen, an denen der Einfluss dieser unsichtbaren Größen deutlich wird.
Kein Schritt zurück
Nach Hubble war das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) das zweite große Teleskop im All, das fast allen Bereichen der Astrophysik dient und nicht hochspezialisiert ist. Nun kommt vonseiten der Nasa Roman hinzu, das wie Webb in rund 1,5 Millionen Kilometern Entfernung zur Erde um den Lagrange-Punkt 2 fliegen wird. Dort schirmt die Erde die Sonden von der heißen Sonneneinstrahlung ab, während die Solarpaneele genügend Licht für den Betrieb einfangen.
Im Vergleich zum JWST gibt es einige Unterschiede. Roman ist zwar auf den Infrarotbereich ausgelegt, bietet aber keine so guten Möglichkeiten im Nahinfrarot-Bereich wie das Webb-Teleskop, das besonders gut die Vorgänge im frühen Universum abbilden kann. Die Stärke des Neulings liegt eher in Bereichen, die sich näher bei uns befinden.
"Es scheint auf den ersten Blick, als ob Roman ein Schritt rückwärts Richtung Hubble wäre", sagt Laginja. Das ist aber nicht der Fall: "Mit derselben Teleskopgröße wie Hubble wird Roman ein Sichtfeld haben, das hundertmal größer ist. Auf einmal können wir mit derselben Bildauflösung einen großen Teil des Himmels abbilden."
So lässt sich ein großer Ausschnitt schneller erfassen, und die Wahrscheinlichkeit, eine Supernova zu beobachten, steigt. Das ist dem Wide Field Instrument zu verdanken, das auch im ursprünglichen Teleskopnamen – Wide Field Infrared Survey Telescope, kurz WFIRST – vorkommt. Julie McEnery, leitende Wissenschafterin der Mission, verglich kürzlich bei einer Pressekonferenz die Fähigkeiten mit dem altgedienten Hubble-Weltraumteleskop, das seit 1990 im Einsatz ist: Beobachtungen der Milchstraße, die mit Hubble ein Jahrhundert dauern würden, könnte Roman in einem Monat erledigen. Und während Hubble insgesamt rund 400 Terabytes an Daten in 35 Jahren produziert hat, geht man bei Roman von 500 Terabytes pro Jahr aus.
Sternenblockade
Ein Vorteil gegenüber Webb: Während dessen riesiger goldener Hauptspiegel aus 18 Segmenten mit einem Durchmesser von 6,5 Metern Mikrometeoriten beinahe schutzlos ausgeliefert ist, bleibt der 2,4-Meter-Spiegel von Roman in einem Zylinder verborgen. Und seit der Entwicklung des JWST wurden einige Technologien wesentlich verbessert, wie der Koronograf beweist. Er spielt an Bord des Roman-Teleskops die zweite Hauptrolle neben dem Wide Field Instrument.
Zum Koronografen gehören Blenden und Masken der Kamera. Bei den Masken handelt es sich um Elemente, die hochpräzise Sternenlicht ausblenden, um die lichtschwachen Exoplaneten, die um eine ferne Sonne kreisen, besser zu erkennen. Anhand des Lichts, das von den Planeten bis ins Teleskop dringt, kann man Rückschlüsse auf ihre Atmosphäre und mögliche Bedingungen für Leben ziehen.
Die Abbildung von Exoplaneten ist ein Gebiet, das die Astronomie gerade besonders bewegt – "aus dem puren Interesse daran, ob es nicht irgendwo Planeten gibt, die der Erde ähnlich sind und die eventuell eine Möglichkeit bieten für Leben, wie wir es kennen", sagt Laginja. Noch bessere Beobachtungen auf diesem Gebiet wird die nächste große Nummer bieten, das Habitable Worlds Observatory, das derzeit für die 2040er-Jahre geplant ist. Der Koronograf, der bei Roman eingesetzt wird, ist damit gleichzeitig eine Technologie-Demonstration für den Nachfolger für die direkte Abbildung von Exoplaneten. Manche Fachleute seien der Ansicht, es handelt sich um "das komplexeste wissenschaftliche Instrument, das die Nasa je gebaut hat", wie Nasa-Wissenschafter Dominic Benford gegenüber der Raumfahrtplattform Space.com mitteilte.
Ein bekanntes Problem von Koronografen ist, dass sie sehr sensibel auf optische Fehler reagieren. Dafür gibt es beim neuen Weltraumteleskop eine innovative Lösung. "Die große Neuheit des Roman Space Telescope ist, dass wir nicht nur statische Masken und Blenden haben, sondern auch eine aktive Kontrolle für optische Fehler: Die Oberfläche der Spiegel kann sich verformen", betont Astronomin Laginja. "Wir drücken zum Beispiel eine kleine Delle in den Spiegel, eine winzige Tiefe von vielleicht zehn Nanometern." Dadurch werden optische Defekte ausgeglichen. Darüber hinaus kann man durch die deformierbaren Spiegel das eintreffende Licht des Sterns besser kontrollieren und unterdrücken.
Zusammenarbeit mit Europa
Auf diesem Gebiet bringt Laginja ihre Expertise ein: Durch ihre Sensoriktests an deformierbaren Spiegeln wurden im Vorfeld Simulationstools für den Koronografen verbessert. Außerdem wird das Instrument im All relativ bald, nachdem es seine geplante Laufbahn erreicht hat, von Laginja geleitete Beobachtungen durchführen, anhand derer die folgenden Himmelsscans verbessert werden. Das ist möglich, weil nicht nur Nasa-Ingenieurinnen und -Forscher die Mission vorbereiten, sondern auch die globale Wissenschaftsgemeinschaft – in diesem Fall über das Coronagraph Community Participation Program – eingebunden wird.
Besonders nützlich werden die Daten des neuen Teleskops in Kombination mit dem neuesten europäischen Weltraumteleskop sein: Die Weltraumorganisation Esa ließ 2023 Euclid abheben. "Beide Teleskope verfolgen ein sehr ähnliches Ziel, nämlich eine Kartografierung des Universums mitsamt dunkler Energie und dunkler Materie", sagt Laginja. Während Roman das große Sichtfeld habe, sei Euclid in manchen Bereichen sensibler. Gerade die Zusammenarbeit der beiden bringt die besten Resultate, ist die Astronomin überzeugt.
Laginja hofft, dass bis Ende des Jahres oder Anfang nächsten Jahres Daten vom Roman Space Telescope auf der Erde eintreffen. Ähnlich wie beim Webb-Teleskop ist eine Präsentation der ersten spektakulären Bilder geplant. Womöglich wird uns die Panorama-Kamera im All eine verbesserte Version des einen oder anderen Hubble-Klassikers bescheren. (Julia Sica, 1.8.2026)
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