Der stark modifizierte ehemalige Spionagesatellit ist in den Weltraum gestartet, aber alle feiern die NASA dafür.

Wie fühlt es sich an, dem Universum ein Weitwinkelobjektiv zu verpassen?

Das Roman-Weltraumteleskop: Vielen Dank für die Frage, ich bin bereits im Weltraum, gerade von der Falcon Heavy gestartet.

Erst gestern ist ein großes Ereignis in der Raumfahrtbranche passiert: Die Falcon-Heavy-Rakete von SpaceX hat ein extrem wertvolles Großgerät in den tiefen Weltraum befördert.

Es heißt Nancy-Grace-Roman-Weltraumteleskop (kurz: Roman-Teleskop).

Dieses Gerät ist nicht nur das nächste Flaggschiff-Weltraumobservatorium der NASA nach Hubble und Webb, sondern es ist vor allem in der Raumfahrtbranche, in der es viele Projekte mit ständigen Verzögerungen gibt, unglaublich, dass es 9 Monate früher als geplant ins All flog und das Budget nicht überschritten hat.

Warum das Roman-Teleskop als Flaggschiff gilt, erkennt man schon an der Herkunft seines Namens.

Im Jahr 2020 erhielt das Roman-Teleskop seinen endgültigen Namen, um Nancy Roman zu ehren, die Förderin des älteren Hubble-Teleskops und die erste Chefastronomin der NASA.

Wenn man sich seine Ausstattung ansieht, versteht man noch besser, welche neuen Wunder dieses Gerät der Menschheit in Zukunft bescheren wird.

Der Hauptspiegel von Roman hat wie der von Hubble einen Durchmesser von 2,4 Metern, was im Vergleich zu Webb mit seinem 6,5-Meter-Hauptspiegel eher einfach wirkt.

Aber das wirklich Besondere an ihm ist nicht die Größe des Spiegels, sondern die Breite seines „Gesichtsfeldes“.

Sein Kernstück ist ein Weitfeldinstrument, das aus 18 maßgefertigten Infrarot-Detektoren zusammengesetzt ist. Alle diese 18 Detektoren verfügen über eine 4K-Auflösung, sodass das Roman-Teleskop eine Pixelleistung von 300 Millionen erreicht.

Sicher wird es Leute geben, die einwenden: Warum so viel Aufwand für eine Kamera mit 300 Millionen Pixeln? Mein Handy in der Tasche hat schon 100 Millionen oder 200 Millionen Pixel.

Aber Sie haben sicher schon von der Regel gehört: Ein größerer Sensor übertrifft jede andere Verbesserung. Die Sensorfläche des Roman-Teleskops entspricht der Summe von 9 IMAX-Filmnegativen im Format 15×17.

Vielleicht fällt es Ihnen so noch schwer, das vorzustellen: Mitarbeiter der NASA haben während einer Live-Übertragung extra einen Vergleich zwischen dem Kamerasensor des Roman-Teleskops und einem Sensor eines normalen Handys gemacht.

Achtung: Das Teil, das in der Hand gehalten wird, ist der Kamerasensor unseres normalen Handys

Sogar Dominic Benford, der Projektwissenschaftler des Roman-Weltraumteleskops, äußerte sich in einem Live-Kommentar vor Ort:

„Die Bilder, die Roman aufnimmt, haben mindestens eine Milliarde Pixel. Auf der Erde gibt es nicht einmal einen Bildschirm, der groß genug ist, um alle Pixel darzustellen.“

Die NASA hat Roman auch offiziell mit seinen Vorgängern verglichen: Die Fläche des Infrarot-Gesichtsfeldes von Roman ist 100 bis 200 Mal so groß wie die des Hubble-Teleskops, und seine Himmelsdurchmusterungsgeschwindigkeit ist sogar mehr als 1000 Mal höher als die von Hubble.

So betrachtet wirkt Hubble wie ein Makroobjektiv mit extremem Telebereich, das jedes Mal nur einen winzigen Bereich im Universum fixieren kann. Wenn Hubble den Bereich aufnehmen sollte, den Roman mit einer einzigen Aufnahme erfassen kann, müsste Hubble mehrere Jahrzehnte lang ununterbrochen ohne Pause aufnehmen.

Wie fühlt sich das an? Sicher haben Sie schon die Bilder der Säulen der Schöpfung gesehen.

Für das Hubble-Teleskop entspricht jedes aufgenommene Bild ungefähr dem inneren Kasten im folgenden Bild, während der Bereich, den das Roman-Teleskop mit einer einzigen Aufnahme erfasst, dem äußeren Kasten entspricht.

Der Unterschied ist weit größer als der Unterschied zwischen einem normalen IMAX-Saal und einem 70mm-IMAX-Saal bei Nolans Film „Odyssee“.

Mit dieser leistungsstarken Ausstattung übernimmt das Roman-Teleskop natürlich wichtige Aufgaben für die menschliche Weltraumforschung.

Um es so auszudrücken: Allein wenn man die Hauptaufgaben des Roman-Teleskops nennt, steht fast fest, dass es das gesamte Verständnis der Menschheit für das Universum verändern wird.

Die wichtigste Aufgabe des Roman-Teleskops ist es, sich vollständig auf die Erforschung von Dunkler Materie und Dunkler Energie zu konzentrieren.

Die erstere wirkt wie ein unsichtbarer Kleber aus Gravitation, der Galaxien und Planeten fest zusammenhält. Die letztere gilt als eine geheimnisvolle Abstoßungskraft, die die beschleunigte Expansion des Universums ständig vorantreibt. Nach aktuellen wissenschaftlichen Schätzungen machen diese beiden Komponenten zusammen 95 % der Gesamtmasse des Universums aus.

Das heißt: Im Jahr 2026 weiß die Menschheit noch sehr wenig über die Komponenten, die 95 % des Universums ausmachen.

Der Hauptgrund liegt auf der Hand: Wie der Name schon sagt, geben diese beiden Komponenten kein Licht ab und lassen sich mit herkömmlichen Methoden nicht direkt beobachten.

Wenn das Licht entfernter Galaxien durch das Universum zum Roman-Teleskop wandert, erzeugen die Klumpen Dunkler Materie auf dem Weg riesige Gravitationsfelder, die dieses Licht wie eine Lupe verzerren und so zu winzigen Veränderungen der Form der Hintergrundgalaxien führen.

Mit seiner weitaus besseren Ausstattung als Hubble kann das Roman-Teleskop die Formverzerrung von Hunderten von Millionen Galaxien auf einmal messen. Anhand dieser Daten hoffen die Wissenschaftler, eine dreidimensionale Verteilungskarte der Dunklen Materie im Universum zu zeichnen und zu verstehen, wie sie die Galaxien zusammenhält.

Gleichzeitig kann Roman durch seine großangelegte Himmelsdurchmusterung die räumliche Verteilung und die Anordnung von Galaxien in verschiedenen Epochen der Universumsgeschichte beobachten und berechnen. So können Wissenschaftler die Geschwindigkeitsänderung der Universumsexpansion rekonstruieren.

Anschließend können die Wissenschaftler die Explosionen ferner Supernovae nutzen, um verschiedene Daten zu messen, die Entfernung zwischen diesen Sternen und der Erde sowie die Expansionsgeschwindigkeit des Universums in verschiedenen Epochen zu berechnen und schließlich möglicherweise einige Eigenschaften der Dunklen Energie aufzudecken.

Eine weitere Hauptaufgabe des Roman-Teleskops ist es, ein vollständiges Gruppenbild des Kerns der Milchstraße zu machen, in der sich auch unser Sonnensystem befindet.

Im Laufe seiner Einsatzzeit wird es eine Positionskarte von bis zu 20 Milliarden Sternen in unserer Milchstraße zeichnen und ungefähr alle 12 Minuten eine Aufnahme machen.

Bisherige Weltraumteleskope nutzten hauptsächlich die „Transit-Methode“: Man wartet darauf, dass ein Planet genau vor einem Stern vorbeizieht und ein wenig Licht blockiert, um seine Existenz zu bestätigen.

Aber Roman geht einen anderen Weg: Er kann nicht nur gewöhnliche Planeten finden, sondern auch die „wandernden Planeten“ aufspüren, die sich nicht um einen Stern drehen und frei im Universum umherschweifen.

Diese Art von Planeten gibt selbst kein Licht ab und hat keinen Stern als Begleiter, sodass sie mit herkömmlichen Methoden nicht sichtbar sind. Sobald sie aber vor einem sternreichen Hintergrund vorbeiziehen, verzerrt ihre eigene Gravitation das Licht der dahinter liegenden Sterne wie eine Lupe – das nennt man Mikrolinsensignal – und genau das kann das Roman-Teleskop erfassen.

Zusätzlich wurde Roman mit dem ersten hochkontrastiven direkten Bildgebungsgerät für Exoplaneten im Weltraum ausgestattet: einem Koronographen.

Er kann im Weltraum mit einem komplexen aktiven Wellenfront-Kontrollsystem das blendende Licht von Sternen direkt blockieren und so die extrem schwachen Exoplaneten neben den Sternen direkt aufnehmen.

Wenn das technische Experiment erfolgreich ist, wird dies das erste Mal sein, dass die Menschheit Exoplaneten direkt im sichtbaren Licht aufnimmt.

Nach Schätzungen der NASA kann dieses Verfahren nicht nur etwa 100.000 Kandidaten für Transit-Planeten herausfiltern, sondern auch mehr als 1000 wandernde Planeten aufspüren.

Interessanterweise wäre das Roman-Teleskop, das so viele menschliche Erforschungsaufgaben trägt, beinahe schon gescheitert.

Bereits 2010 war dieses Projekt nur ein geplanter Teleskop mit kleinem 1,3-Meter-Öffnung, weit entfernt von dem heutigen Flaggschiff-Teleskop, das das menschliche Verständnis verändern kann.

Doch 2012 hat das National Reconnaissance Office der USA auf sehr „unaufgeregte“ Weise zwei ungenutzte optische Baugruppen von Aufklärungssatelliten an die NASA geschenkt.

Damals sagte Paul Hertz, der Direktor der Astrophysik-Abteilung der NASA, dass das Glück plötzlich zu groß war, und scherzte öffentlich: „Wir erwarten derzeit nicht, dass wir genug Geld haben, um diese beiden Teleskope gleichzeitig zu nutzen.“

Und er hatte recht: Wenn Sie später die schwierige Entstehungsgeschichte des Roman-Teleskops kennenlernen, werden Sie verstehen, warum eine der beiden optischen Baugruppen von Aufklärungssatelliten bis heute nur im Lager der NASA aufbewahrt wird.

In Berichten aus dem Jahr 2012 sieht man noch, dass der Vorgänger des Roman-Teleskops vollständig mit Mosaikbildern überdeckt war.