Wenn Sie den gesamten Himmel mit dem Hubble-Weltraumteleskop kartieren wollten, müssten Sie sich auf eine lange Wartezeit einstellen – etwa 2.000 Jahre, um genau zu sein. Das sind zwei Jahrtausende des Klickens, Ziehens und Zusammenfügens von Bildern. Bis Sie fertig wären, hätten sich die Sterne bewegt, Reiche wären untergegangen und Ihre Festplatte wäre wahrscheinlich nur noch ein Haufen prähistorischer Staub. Das Nancy Grace Roman Space Telescope der NASA, das sich derzeit in einem Reinraum des Goddard Space Flight Center befindet, steht kurz davor, diese zweitausendjährige Plackerei in einen zwölfmonatigen Sprint zu verwandeln.
NASA-Administrator Jared Isaacman bestätigte kürzlich, dass das Observatorium nicht nur fertiggestellt, sondern derzeit auch acht Monate vor dem Zeitplan und – wie durch ein Wunder – unter dem Budget liegt. In der Welt der hochkarätigen Luft- und Raumfahrttechnik, in der Verzögerungen in Jahrzehnten und Kostenüberschreitungen in Milliarden gemessen werden, ist Roman die absolute Ausnahme. Es ist eine gewaltige Maschine, die in nur sechs Jahren gebaut und integriert wurde und bereit ist, für einen Start Anfang September vom Kennedy Space Center an Bord einer SpaceX Falcon Heavy Rakete zu gehen.
Das Teleskop ist nach Nancy Grace Roman benannt, der Frau, die oft als „Mutter von Hubble“ bezeichnet wird. Es ist eine passende Würdigung. Während ihr namensgebender Vorgänger uns den ersten klaren Blick auf das Universum ermöglichte, ist diese neue Mission darauf ausgelegt, die Geheimnisse zu lösen, die jener Blick aufgedeckt hat – vor allem, warum sich das Universum immer schneller ausdehnt und wo sich die gesamte fehlende Materie versteckt.
Eine halbe Million 4K-Fernseher für ein einziges Foto
Um das Ausmaß der Daten zu begreifen, die Roman produzieren wird, muss man aufhören, in Gigabytes zu denken und anfangen, in Infrastruktur zu denken. Dr. Julie McEnery, die leitende Projektwissenschaftlerin der Mission, drückt es auf eine Weise aus, die einem Kopfschmerzen bereitet: Wenn man nur ein einziges Bild aus Romans Hauptvermessung in voller Auflösung darstellen wollte, bräuchte man mehr als 500.000 4K-Fernseher. Nicht 500. Nicht 5.000. Eine halbe Million.
Dies ist das Zeitalter der „Big Data“ in der Astronomie, das nun mit voller Wucht anbricht. Während Hubble in seinen ersten drei Jahrzehnten 172 Terabytes an Daten sammelte, wird erwartet, dass Roman jeden einzelnen Tag 1,4 Terabytes an wissenschaftlichen Daten zur Erde sendet. Das ist ein Informationsstrom, der völlig neue Verarbeitungsmethoden erfordert. Wir suchen nicht mehr nur nach einer interessanten Galaxie; wir betrachten Milliarden davon gleichzeitig, um zu sehen, wie sie sich über Äonen hinweg zusammenballen, bewegen und entwickeln.
Dieser Weitwinkel-Ansatz ist der einzige Weg, das Rätsel der Dunklen Energie anzugehen. Dunkle Energie ist das unsichtbare „Etwas“, das etwa 68 % des Universums ausmacht und alles von allem anderen wegdrückt. Man kann sie nicht direkt sehen, aber man kann ihre Auswirkungen erkennen, wenn man genug Galaxien über einen ausreichend großen Bereich hinweg beobachtet. Roman wird wie ein kosmischer Volkszähler agieren und die Positionen und Entfernungen von Hunderten Millionen Galaxien kartieren, um genau zu sehen, wie die Dunkle Energie den Tauziehwettbewerb gegen die Schwerkraft seit dem Urknall gewonnen hat.
Während die eine Hälfte des Teleskops von den größten Strukturen im Dasein besessen ist, sucht die andere Hälfte nach etwas viel Kleinerem: Planeten. Wir haben bereits etwa 6.000 Exoplaneten bestätigt, meist indem wir auf den leichten Lichtabfall achten, wenn sie vor ihren Sternen vorbeiziehen. Roman soll zehntausende weitere finden, und das mit einer Ausrüstung, die nach reiner Science-Fiction klingt.
Der Roman-Koronagraph ist im Wesentlichen ein High-Tech-Sonnenbrillensatz für das Teleskop. Seine Aufgabe ist es, die blendende Helligkeit eines entfernten Sterns auszublenden, damit das viel, viel schwächere Licht, das von einem nahen Planeten reflektiert wird, sichtbar wird. Um eine Vorstellung von der Schwierigkeit zu bekommen: Es ist, als würde man versuchen, ein Glühwürmchen zu sehen, das neben einem Leuchtturm in einigen Kilometern Entfernung schwebt. Wenn man den Leuchtturm nicht ausblendet, hat man keine Chance, das Insekt zu sehen.
Dieses Instrument ist das fortschrittlichste seiner Art, das jemals geflogen ist. Es verfügt über ein System aus „aktiver Optik“ – Spiegel, die im Weltraum ihre Form tatsächlich leicht verändern können, um eine perfekte Präzision zu gewährleisten. Dabei geht es nicht nur darum, einen weiteren Gasriesen zu finden; es ist ein Machbarkeitsnachweis für das zukünftige Habitable Worlds Observatory. Das Ziel ist es, letztendlich eine weitere Erde zu finden, und Roman ist die Vorhut-Mission, die beweist, dass wir über die Technologie verfügen, um eine solche tatsächlich direkt zu beobachten.
Die Fähigkeit des Teleskops, diese Welten durch Mikrolinseneffekte zu finden – bei denen die Schwerkraft eines Sterns genutzt wird, um das Licht eines anderen zu vergrößern –, wird es uns ermöglichen, Planeten zu finden, die weiter von ihren Sternen entfernt sind als je zuvor. Es wird die Lücken in unseren aktuellen Planetenkarten füllen und uns die „kalten“ Planeten zeigen, die andere Teleskope einfach nicht sehen können. Wir bewegen uns von dem Wissen, dass es Planeten gibt, hin zum Verständnis der wahren Vielfalt von Sonnensystemen in der Milchstraße.
Das Einhorn der Staatsausgaben
Der wohl schockierendste Teil der Roman-Geschichte ist nicht die Physik, sondern der Papierkram. NASA-Projekte sind dafür berüchtigt, zu jedem Zeitpunkt „zehn Jahre und zehn Milliarden Dollar“ vor der Fertigstellung zu stehen. Das James-Webb-Weltraumteleskop wurde zum Paradebeispiel dafür und startete schließlich Jahre zu spät und mit Milliarden Mehrkosten. Roman hat den Spieß umgedreht.
Eine Flaggschiff-Mission acht Monate früher und unter dem Budget abzuschließen, deutet auf eine Meisterleistung in Sachen Projektmanagement und technischer Disziplin hin. Das Team in Goddard und seine Industriepartner schafften es, das riesige Wide Field Instrument und den Koronagraphen in Rekordzeit zu integrieren. Diese Effizienz ist der Grund, warum das Teleskop bereits für den Transport nach Florida vorbereitet wird, wo es auf seinen Flug mit der Falcon Heavy wartet.
Die Wahl der Falcon Heavy ist bedeutsam. Sie ist eine der leistungsstärksten Raketen der Welt und benötigt jede Menge dieser Kraft, um Roman an ihr Ziel zu bringen: den zweiten Lagrange-Punkt (L2). Dies ist ein stabiler Punkt im Weltraum, etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt, an dem das Teleskop eine feste Position relativ zur Sonne und zur Erde einnehmen kann, wobei es uns den Rücken zukehrt, während es in die tiefe Dunkelheit starrt.
Sobald es angekommen ist und seine fünfjährige Hauptmission beginnt, wird Roman nicht allein arbeiten. Es ist so konzipiert, dass es in einer Art kosmischem Teamwork mit Hubble und Webb zusammenarbeitet. Während Webb sich auf die winzigen, hochauflösenden Details spezifischer Objekte konzentriert, liefert Roman den Kontext. Es wird die interessanten Ziele in seinen massiven Durchmusterungen finden, und dann kann Webb für einen genaueren Blick heranzoomen. Zusammen bilden sie ein Trio aus Beobachtungsstärke, das uns das vollständigste Bild des Universums liefern wird, das wir je hatten.
Das Wetter des tiefen Kosmos kartieren
Wenn wir von Weltraumwetter sprechen, meinen wir normalerweise Sonneneruptionen und Strahlungsgürtel um die Erde. Aber auf der Skala, auf der Roman operiert, bezieht sich „Wetter“ auf die großen Bewegungen von Gas, Staub und Sternen in der Galaxie. Roman wird zig Milliarden Sterne und Tausende von Supernovae verfolgen und so effektiv das Klima der Milchstraße und ihrer Nachbarn kartieren.
Die Geschwindigkeit, mit der Roman arbeitet, bedeutet, dass wir Veränderungen sehen können. Astronomie wird oft als eine langsame Wissenschaft angesehen, bei der Dinge Millionen von Jahren brauchen, um zu geschehen. Aber mit Romans 1.000-facher Geschwindigkeit können wir die kurzlebigen Ereignisse – die Dinge, die in der Nacht passieren – effektiver als je zuvor erfassen. Es ist der Unterschied zwischen einem Standfoto einer Menschenmenge und einem hochauflösenden Video. Man sieht die Bewegung, den Fluss und die unerwarteten Kollisionen.
Während wir auf diesen Starttermin im September zusteuern, wächst die Spannung. Millionen von Arbeitsstunden werden in wenigen Minuten Raketenschub destilliert. Wenn Roman wie erwartet funktioniert, wird das nächste Jahrzehnt der Astronomie nicht nur darin bestehen, tiefer in die Vergangenheit zu blicken – es wird darum gehen, das Universum in einem Maßstab und einer Geschwindigkeit zu sehen, die Hubble wie Zeitlupe wirken lässt. Wir werden in einem Jahr mehr vom Universum sehen, als unsere Vorfahren in den letzten zweitausend Jahren gesehen haben.
Kommentare
Noch keine Kommentare. Seien Sie der Erste!