Der Raumtransporter, der das Nancy Grace Roman-Weltraumteleskop der NASA in seine Umlaufbahn bringen und dort betriebsbereit machen soll, ist nach jahrelanger Konstruktion, Installation und Erprobung nun fertig.
Nachdem die Raumsonde nun zusammengebaut ist, beginnen die Ingenieure mit der Integration der anderen Hauptkomponenten des Observatoriums, darunter der wissenschaftlichen Instrumente und des Teleskops selbst.
„Es wird nicht ohne Grund als Raumfahrzeugbus bezeichnet – es bringt das Teleskop dorthin, wo es im Weltraum sein muss“, sagte Jackie Townsend, stellvertretende Projektleiterin von Roman am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. „Aber eigentlich ist es eher wie ein Wohnmobil, denn es verfügt über eine ganze Reihe von Funktionen, die es Roman ermöglichen, seine wissenschaftlichen Ziele auch dort draußen zu erreichen.“
Zu diesen Zielen gehört die Erforschung weiter Teile des Universums, um Dinge wie die Dunkle Energie zu erforschen, einen mysteriösen kosmischen Druck, der vermutlich die Ausdehnung des Universums beschleunigt; Dunkle Materie, unsichtbare Materie, die nur durch ihren Gravitationseinfluss erkennbar ist; und Exoplaneten, Welten außerhalb unseres Sonnensystems.
Die wissenschaftlichen Leistungen der Mission wären ohne ein Raumschiff nicht möglich, das das Teleskop transportiert, das Observatorium auf verschiedene kosmische Ziele ausrichtet, Strom liefert, mit der Erde kommuniziert, Instrumentendaten steuert und speichert und Romans Temperatur reguliert. Fast 80 Kilometer elektrische Kabel sind durch die gesamte Anlage gezogen, damit die verschiedenen Teile des Observatoriums miteinander kommunizieren können.
Das Raumfahrzeug wird außerdem mehrere wichtige Elemente ausfahren, die für den Start verstaut werden, darunter die Solarpanele, die ausfahrbare Öffnungsabdeckung, untere Instrumenten-Sonnenblendeund eine Hochleistungsantenne. Es ist auch für das Sammeln und Übertragen von Daten zuständig, was für ein Weltraumobservatorium, das den Kosmos wie Roman erforschen soll, keine leichte Aufgabe ist.
„Roman wird 1,4 Terabyte Daten pro Tag zurücksenden, verglichen mit etwa 50 bis 60 Gigabyte vom James-Webb-Weltraumteleskop und drei Gigabyte vom Hubble-Weltraumteleskop“, sagte Jason Hylan, Leiter des Roman-Observatoriums bei NASA Goddard. „Webbs täglicher Downlink ist ungefähr vergleichbar mit 13 Stunden YouTube-Video in höchster Qualität, während Romans Downlink etwa 2 Wochen betragen würde.“
Ein Goddard Grand Slam
Dieser Meilenstein stellt den Höhepunkt von acht Jahren Arbeit an der Konstruktion, dem Bau und der Erprobung des Raumfahrzeugs durch Hunderte von Menschen bei Goddard dar.
„Die Mitarbeiter von Goddard waren die Köpfe, Designer und Ausführenden. Und sie arbeiteten mit Lieferanten zusammen, die alle richtigen Teile lieferten“, sagte Townsend. „Wir stützten uns auf jahrzehntelange Erfahrung im Bereich der Raumfahrzeuge, um die Kosten- und Terminprobleme zu bewältigen, die sich aus Lieferkettenproblemen und der Pandemie ergaben.“
Eine zeit- und geldsparende Technik, die das Team entwickelte, war der Bau eines Raumfahrzeugmodells, der sogenannten Strukturverifizierungseinheit. Damit konnten sie zwei Dinge gleichzeitig tun: komplette Festigkeitstests an dem speziell für diesen Zweck konstruierten Modell durchführen und gleichzeitig das eigentliche Raumfahrzeug zusammenbauen.
Das clevere Layout des Raumfahrzeugs ermöglichte es dem Team auch, sich an wechselnde Zeitpläne anzupassen. Es ist modular aufgebaut, „eher wie die Kuchenstücke von Trivial Pursuit als wie ein Nestei, in dem die Innenkomponenten im Inneren vergraben sind“, sagte Townsend. „Das hat die Spielregeln geändert, denn man kann sich nicht immer darauf verlassen, dass die Dinge in der geplanten Reihenfolge ankommen oder sofort und ohne Anpassungen perfekt funktionieren.“
Dies steigerte außerdem die Effizienz, weil die Leute gleichzeitig an verschiedenen Teilen des Busses arbeiten konnten, ohne sich gegenseitig zu behindern.
Der leicht asymmetrische und sechseckige Raumfahrzeugbus ist etwa 4 Meter breit und 2 Meter hoch und wiegt 3.800 Kilogramm.
Ein Grund, warum es nicht mehr wiegt, ist, dass einige Komponenten teilweise ausgehöhlt wurden. Wenn man einige der Paneele des Raumfahrzeugs abziehen könnte, würde man zwischen zwei dünnen Metallschichten hauchdünne metallische Waben finden. Und viele der Komponenten, wie etwa die Antennenschüssel, bestehen aus starken und dennoch leichten Verbundwerkstoffen.
Als der Raumbus vollständig zusammengebaut war, führten die Ingenieure einen umfassenden Leistungstest durch. Zuvor wurde jede Komponente einzeln getestet, aber wie bei einer Sportmannschaft muss die gesamte Einheit gut zusammenarbeiten.
„Das Raumschiff hat den Test bestanden und jetzt bereiten wir die Installation der Nutzlast vor – Romans Instrumente und das Teleskop selbst“, sagte Missie Vess, Raumschiffsystemingenieurin für Roman bei NASA Goddard.
„Nächstes Jahr werden wir diese Systeme gemeinsam testen und mit der Integration der letzten Komponenten des Observatoriums beginnen, darunter die ausfahrbare Blendenabdeckung, die äußere Tubusbaugruppe und die Solarmodule. Dann werden wir endlich ein komplettes Observatorium haben und im Zeitplan für den Start im Mai 2027 liegen.“