Als je de hele hemel zou willen in kaart brengen met de Hubble Space Telescope, zou je rekening moeten houden met een lange wachttijd—ongeveer 2.000 jaar, om precies te zijn. Dat zijn twee millennia aan klikken, slepen en afbeeldingen aan elkaar plakken. Tegen de tijd dat je klaar zou zijn, zouden de sterren zijn verschoven, zouden rijken zijn gevallen en zou je harde schijf waarschijnlijk een hoop prehistorisch stof zijn. NASA’s Nancy Grace Roman Space Telescope, die momenteel in een cleanroom in het Goddard Space Flight Center staat, staat op het punt om die tweeduizend jaar durende klus te veranderen in een sprint van twaalf maanden.
NASA-beheerder Jared Isaacman bevestigde onlangs dat het observatorium niet alleen compleet is, maar momenteel ook acht maanden voor op schema loopt en, wonderbaarlijk genoeg, binnen het budget blijft. In de wereld van de hoogwaardige ruimtevaarttechniek, waar vertragingen in decennia en kostenoverschrijdingen in miljarden worden gemeten, is Roman de ultieme uitzondering. Het is een indrukwekkend staaltje techniek dat in slechts zes jaar tijd is gebouwd en geïntegreerd, klaar om aan boord te gaan van een SpaceX Falcon Heavy-raket voor een lancering begin september vanaf het Kennedy Space Center.
De telescoop is vernoemd naar Nancy Grace Roman, de vrouw die vaak de "Moeder van Hubble" wordt genoemd. Het is een passend eerbetoon. Terwijl haar gelijknamige voorganger ons de eerste heldere blik op het universum gaf, is deze nieuwe missie ontworpen om de mysteries op te lossen die die blik aan het licht bracht—voornamelijk waarom het universum met een versnellend tempo uit elkaar vliegt en waar alle ontbrekende materie zich schuilhoudt.
Een half miljoen 4K-tv’s voor één enkele foto
Om de schaal van de gegevens die Roman zal produceren te begrijpen, moet je stoppen met denken in termen van gigabytes en beginnen te denken in termen van infrastructuur. Dr. Julie McEnery, de senior projectwetenschapper voor de missie, verwoordt het op een manier waar je hoofd van gaat duizelen: als je slechts één enkele afbeelding van Roman’s hoofdonderzoek op volledige resolutie zou willen weergeven, zou je meer dan 500.000 4K-televisies nodig hebben. Niet 500. Niet 5.000. Een half miljoen.
Dit is het "big data"-tijdperk van de astronomie dat definitief is aangebroken. Waar Hubble in de eerste drie decennia 172 terabytes aan gegevens verzamelde, wordt verwacht dat Roman elke dag 1,4 terabytes aan wetenschappelijke data zal terugstralen. Dat is een enorme hoeveelheid informatie die volledig nieuwe manieren van verwerking vereist. We zoeken niet langer alleen naar één interessant sterrenstelsel; we bekijken er miljarden tegelijk om te zien hoe ze samenklonteren, bewegen en evolueren over eonen heen.
Deze groothoekbenadering is de enige manier om het raadsel van donkere energie aan te pakken. Donkere energie is het onzichtbare "iets" dat ongeveer 68% van het universum uitmaakt en alles van elkaar wegduwt. Je kunt het niet direct zien, maar je kunt de effecten ervan waarnemen als je naar genoeg sterrenstelsels kijkt over een groot genoeg gebied. Roman zal fungeren als een kosmische volksteller, die de posities en afstanden van honderden miljoenen sterrenstelsels in kaart brengt om precies te zien hoe donkere energie sinds de oerknal de touwtrekwedstrijd tegen de zwaartekracht heeft gewonnen.
Terwijl de ene helft van de telescoop geobsedeerd is door de grootste structuren die er bestaan, zoekt de andere helft naar iets veel kleiners: planeten. We hebben inmiddels ongeveer 6.000 exoplaneten bevestigd, grotendeels door te letten op de kleine dip in het licht als ze voor hun sterren langs trekken. Roman zal er naar verwachting tienduizenden meer vinden, maar het gaat dat doen met een stuk apparatuur dat regelrecht uit sciencefiction lijkt te komen.
De Roman Coronagraph is in essentie een hightech zonnebril voor de telescoop. Zijn taak is het blokkeren van de verblindende schittering van een verre ster, zodat het veel, veel zwakkere licht dat weerkaatst wordt door een nabijgelegen planeet zichtbaar kan worden. Om je een idee te geven van de moeilijkheidsgraad: het is als proberen een vuurvliegje te zien dat naast een vuurtoren zweeft vanaf enkele kilometers afstand. Als je de vuurtoren niet blokkeert, heb je nul kans om het beestje te zien.
Dit instrument is het meest geavanceerde in zijn soort dat ooit de ruimte in is gegaan. Het beschikt over een systeem van "actieve optiek"—spiegels die in de ruimte hun vorm daadwerkelijk een klein beetje kunnen veranderen om perfecte precisie te behouden. Dit gaat niet alleen over het vinden van nog een gasreus; het is een proof-of-concept voor het toekomstige Habitable Worlds Observatory. Het doel is om uiteindelijk een tweede aarde te vinden, en Roman is de verkenner die bewijst dat we de technologie hebben om er daadwerkelijk direct naar te kijken.
Het vermogen van de telescoop om deze werelden te vinden door middel van microlensing—waarbij de zwaartekracht van de ene ster wordt gebruikt om het licht van een andere ster te vergroten—zal ons in staat stellen planeten te vinden die verder van hun sterren staan dan ooit tevoren. Het zal de hiaten in onze huidige planetaire kaarten opvullen en ons de "koude" planeten laten zien die andere telescopen simpelweg niet kunnen zien. We bewegen ons van het weten dat planeten bestaan naar het begrijpen van de ware diversiteit aan zonnestelsels in de Melkweg.
De eenhoorn van overheidsuitgaven
Misschien is het meest schokkende deel van het Roman-verhaal niet de natuurkunde, maar het papierwerk. NASA-projecten staan erom bekend dat ze op elk gegeven moment "tien jaar en tien miljard dollar" verwijderd zijn van voltooiing. De James Webb Space Telescope werd het boegbeeld hiervan, aangezien deze uiteindelijk jaren te laat en miljarden boven budget werd gelanceerd. Roman heeft het tij gekeerd.
Het afronden van een vlaggenschipmissie acht maanden eerder dan gepland en onder het budget wijst op een masterclass in projectmanagement en technische discipline. Het team bij Goddard en hun industriële partners slaagden erin om het enorme Wide Field Instrument en de Coronagraph in recordtijd te integreren. Deze efficiëntie is de reden waarom de telescoop al wordt klaargemaakt voor transport naar Florida, waar hij zijn Falcon Heavy-rit zal ontmoeten.
De keuze voor de Falcon Heavy is significant. Het is een van de krachtigste raketten ter wereld en het heeft al die kracht nodig om Roman naar zijn bestemming te sturen: het tweede Lagrange-punt (L2). Dit is een stabiele plek in de ruimte op ongeveer anderhalf miljoen kilometer van de aarde, waar de telescoop in een vaste positie ten opzichte van de zon en de aarde kan blijven, met zijn rug naar ons toe gericht terwijl hij in de diepe duisternis staart.
Zodra hij daar aankomt en aan zijn primaire missie van vijf jaar begint, zal Roman niet alleen werken. Hij is ontworpen om in een soort kosmische samenwerking met Hubble en Webb te werken. Terwijl Webb zich richt op de kleine, hogeresolutie-details van specifieke objecten, zal Roman de context bieden. Hij zal de interessante doelen in zijn enorme onderzoeken vinden, waarna Webb kan inzoomen voor een nadere blik. Samen vormen ze een drietal observationele kracht dat ons het meest complete beeld van het universum zal geven dat we ooit hebben gehad.
Het weer van de diepe kosmos in kaart brengen
Wanneer we praten over ruimteweer, bedoelen we meestal zonnevlammen en stralingsgordels rond de aarde. Maar op de schaal waarop Roman opereert, verwijst "weer" naar de grote bewegingen van gas, stof en sterren door het sterrenstelsel. Roman zal tientallen miljarden sterren en duizenden supernova's volgen, waarmee hij in feite het klimaat van de Melkweg en zijn buren in kaart brengt.
De snelheid waarmee Roman werkt, betekent dat we dingen kunnen zien veranderen. Astronomie wordt vaak gezien als een trage wetenschap, waar dingen miljoenen jaren nodig hebben om te gebeuren. Maar met Roman’s 1000x hogere snelheid kunnen we de voorbijgaande gebeurtenissen—de dingen die "bump in the night" veroorzaken—effectiever opvangen dan ooit tevoren. Het is het verschil tussen het maken van een stilstaande foto van een menigte en het filmen ervan in high-definition video. Je ziet de beweging, de stroom en de onverwachte botsingen.
Terwijl we op weg zijn naar die lanceerdatum in september, loopt de spanning op. Miljoenen uren werk staan op het punt te worden gedestilleerd tot een paar minuten raketstuwkracht. Als Roman presteert zoals verwacht, zal het volgende decennium van de astronomie niet alleen gaan over dieper in het verleden kijken—het zal gaan over het zien van het universum op een schaal en snelheid die Hubble doet lijken alsof hij in slow motion werkte. We staan op het punt om in één jaar meer van het universum te zien dan onze voorouders in de afgelopen tweeduizend jaar zagen.
Comments
No comments yet. Be the first!