Das Hauptinstrument des Nancy Grace Roman Space Telescope der NASA ist eine hochentwickelte Kamera, die den Kosmos von den Außenbezirken unseres Sonnensystems bis hin zum Rand des beobachtbaren Universums durchleuchten wird. Das sogenannte Wide Field Instrument wurde kürzlich an das Goddard Space Flight Center der Agentur in Greenbelt, Maryland, geliefert.
Das große Sichtfeld der Kamera, die scharfe Auflösung und die Empfindlichkeit von sichtbaren bis hin zu nahen Infrarotwellenlängen geben Roman einen tiefen, panoramischen Blick auf das Universum. Die Abtastung wesentlich größerer Teile des Himmels als es Astronomen mit den Hubble- oder James-Webb-Weltraumteleskopen der NASA möglich ist, wird neue Wege der kosmischen Erforschung eröffnen. Roman ist für die Erforschung dunkler Energie (ein mysteriöser kosmischer Druck, von dem man annimmt, dass er die Expansion des Universums beschleunigt), dunkler Materie (unsichtbare Materie, die nur durch ihren Gravitationseinfluss sichtbar ist) und Exoplaneten (Welten außerhalb unseres Sonnensystems) konzipiert.
„Dieses Instrument wird Signale aus dem All in ein neues Verständnis der Funktionsweise unseres Universums umwandeln“, sagte Julie McEnery, die leitende Projektwissenschaftlerin von Roman am Goddard-Observatorium. „Um ihre Hauptziele zu erreichen, wird die Mission Hunderte Millionen Galaxien präzise vermessen. Das ist eine ziemlich große Datenmenge, auf die alle möglichen Forscher zurückgreifen können, sodass es eine Flut von Ergebnissen zu einem breiten wissenschaftlichen Spektrum geben wird.“
Etwa 1.000 Menschen haben an der Entwicklung des Wide Field Instruments mitgewirkt, von der ersten Entwurfsphase bis zur Montage aus rund einer Million Einzelkomponenten. Das Design des WFI war eine Gemeinschaftsarbeit von Goddard und BAE Systems in Boulder, Colorado. Teledyne Imaging Sensors, Hawaii Aerospace Corporation, Applied Aerospace Structures Corporation, Northrop Grumman, Honeybee Robotics, CDA Intercorp, Alluxa und JenOptik lieferten wichtige Komponenten.
Diese und viele weitere Teile anderer Hersteller wurden an Goddard und BAE Systems geliefert, wo sie zusammengebaut und getestet wurden, bevor das Instrument diesen Monat an Goddard ausgeliefert wurde.
„Ich freue mich sehr, dieses fantastische Instrument liefern zu können“, sagte Mary Walker, Romans Wide Field Instrument Managerin bei Goddard. „All die Jahre harter Arbeit und das Engagement des Teams haben uns zu diesem aufregenden Moment geführt.“
Das Nancy Grace Roman Space Telescope der NASA ist ein Observatorium der nächsten Generation, das das Infrarot-Universum von jenseits der Mondumlaufbahn aus untersuchen wird. Die riesige Kamera der Raumsonde, das Wide Field Instrument, wird für diese Erkundung von grundlegender Bedeutung sein. Die von ihr gesammelten Daten werden es Wissenschaftlern ermöglichen, neue und einzigartig detaillierte Informationen über Planetensysteme um andere Sterne zu gewinnen. Das Instrument wird auch kartieren, wie Materie im Kosmos strukturiert und verteilt ist, was es Wissenschaftlern letztendlich ermöglichen könnte, das Schicksal des Universums zu entschlüsseln. Sehen Sie sich dieses Video an, um eine vereinfachte Version der Funktionsweise des Wide Field Instruments zu sehen. Bildnachweis: Goddard Space Flight Center der NASA
Das große Ganze sehen
Nach den Starts von Roman im Mai 2027 wird jedes der 300 Millionen Pixel umfassenden Bilder des Wide Field Instruments einen Ausschnitt des Himmels erfassen, der größer ist als die scheinbare Größe eines Vollmonds. Das große Sichtfeld des Instruments wird umfassende Himmelsdurchmusterungen ermöglichen und Milliarden kosmischer Objekte über riesige Zeit- und Raumabschnitte hinweg enthüllen. Astronomen werden Forschungen durchführen, die mit anderen Teleskopen Hunderte von Jahren dauern könnten.
Durch die Beobachtung aus dem Weltraum wird Romans Kamera sehr empfindlich auf Infrarotlicht reagieren – Licht mit längeren Wellenlängen, als unsere Augen sehen können – aus den Tiefen des Kosmos. Dieses uralte kosmische Licht wird Wissenschaftlern helfen, einige der größten kosmischen Rätsel zu lösen, darunter die Frage, wie sich das Universum zu seinem heutigen Zustand entwickelt hat.
Vom Teleskop aus durchquert das Licht zunächst eines von mehreren optischen Elementen in einem großen Rad. Zu diesen Elementen gehören Filter, die bestimmte Wellenlängen des Lichts durchlassen, sowie ein Gitternetz und ein Prisma, die das Licht in alle seine einzelnen Farben aufspalten. Diese detaillierten Muster, Spektren genannt, geben Aufschluss über das Objekt, das das Licht aussendet.
Anschließend wandert das Licht zu den 18 Detektoren der Kamera, die jeweils 16 Millionen Pixel enthalten. Die große Anzahl an Detektoren und Pixeln verleiht Roman sein großes Sichtfeld. Das Instrument ist für genaue, stabile Bilder und höchste Präzision bei der Messung der genauen Lichtmenge in jedem Pixel jedes Bildes ausgelegt, was Roman eine beispiellose Leistung bei der Untersuchung dunkler Energie verleiht. Die Detektoren werden auf etwa minus 300 Grad Fahrenheit (minus 184 Grad Celsius) gehalten, um die Empfindlichkeit für das infrarote Universum zu erhöhen.
„Wenn das Licht die Detektoren erreicht, markiert das das Ende einer möglicherweise zehn Milliarden Jahre dauernden Reise durchs All“, sagte Art Whipple, ein Luft- und Raumfahrtingenieur bei Goddard, der mehr als ein Jahrzehnt lang an der Entwicklung und Konstruktion des Wide Field Instruments mitgewirkt hat.
Sobald Roman mit der Beobachtung beginnt, sind für die schnelle Datenübermittlung neue Analysetechniken erforderlich.
„Selbst wenn jeder Astronom der Erde an Romans Daten arbeiten würde, gäbe es immer noch nicht annähernd genug Leute, um sie alle durchzugehen“, sagte McEnery. „Wir untersuchen moderne Techniken wie maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz, um Romans Beobachtungen zu durchforsten und herauszufinden, wo die spannendsten Dinge zu finden sind.“
Jetzt, da das Wide Field Instrument bei Goddard ist, wird es getestet, um sicherzustellen, dass alles wie erwartet funktioniert. Es wird diesen Herbst in den Instrumententräger integriert und mit dem Teleskop verbunden. Damit sind die Wissenschaftler bahnbrechenden Entdeckungen für die nächsten Jahrzehnte einen Schritt näher gekommen.
Weitere Informationen:
Um eine interaktive Version des Teleskops virtuell zu besichtigen, besuchen Sie dieser Link.