NASA-Roman-Teleskop startet: So könnte es die Astronomie verändern

Das Nancy Grace Roman Space Telescope der NASA soll eine neue Ära der Himmelsvermessung einleiten. NASA und SpaceX peilen den Start frühestens für Sonntag, den 30. August 2026, um 7:26 Uhr EDT an – in Deutschland wäre das 13:26 Uhr MESZ. Die Falcon Heavy soll vom Launch Complex 39A im Kennedy Space Center in Florida abheben. Die Live-Berichterstattung der NASA soll bereits um 6:20 Uhr EDT beziehungsweise 12:20 Uhr MESZ beginnen. Startdatum und Uhrzeit können sich jedoch noch ändern. 1

Roman soll nicht einfach nur schärfere Versionen bekannter Weltraumaufnahmen liefern. Seine entscheidende Stärke ist die Kombination aus hoher Bildqualität und einem außergewöhnlich großen Sichtfeld. Dadurch kann das Teleskop riesige Himmelsbereiche schnell und systematisch untersuchen – mit möglichen Folgen für die Suche nach Planeten, die Erforschung der kosmischen Expansion und die Kartierung der unsichtbaren Materie, die Galaxien prägt.

Start, Zielorbit und Missionsdauer

Das Observatorium soll mit einer SpaceX Falcon Heavy in die Region des sogenannten Sonne-Erde-L2-Punkts fliegen. Dieser Bereich liegt rund 930.000 Meilen beziehungsweise 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Dort herrschen für die Beobachtungen stabile Bedingungen. Roman befindet sich damit in derselben allgemeinen Tiefraumregion wie das James-Webb-Weltraumteleskop.

Für Roman ist zunächst eine fünfjährige wissenschaftliche Hauptmission vorgesehen. Wenn das Teleskop technisch gesund bleibt und die Finanzierung gesichert ist, könnte der Forschungsbetrieb darüber hinaus verlängert werden. Der geplante Ausweichtermin am 31. August ist eine Vorsichtsmaßnahme, aber keine Garantie für einen Start an diesem Tag. Auch der Beginn der regulären wissenschaftlichen Beobachtungen hängt vom Start und der anschließenden Inbetriebnahme ab.

Ursprünglich hieß das Projekt Wide Field Infrared Survey Telescope, kurz WFIRST. Im Jahr 2020 wurde es nach Nancy Grace Roman benannt, der ersten Chefastronomin der NASA.

Hubble-großer Spiegel, aber ein viel weiterer Blick

Romans Hauptspiegel ist 2,4 Meter beziehungsweise 7,9 Fuß groß – genauso groß wie der Spiegel des Hubble-Weltraumteleskops. Das optische Design von Roman ermöglicht jedoch ein mindestens 100-mal größeres Sichtfeld als bei Hubble, während die Auflösung bei den Weitfeldbeobachtungen vergleichbar bleibt.

Das wichtigste Instrument ist das Wide Field Instrument, eine Infrarotkamera mit 300 Megapixeln. Sie beobachtet Wellenlängen von ungefähr 0,5 bis 2,3 Mikrometern und deckt damit sichtbares Licht sowie nahes Infrarot ab. Ein einzelnes Roman-Bild wird einen Himmelsausschnitt erfassen, der ungefähr so groß oder größer ist als die scheinbare Fläche des Vollmonds. 19

Genau darin liegt der zentrale Unterschied zu Hubble: Hubble ist besonders stark bei detaillierten Aufnahmen einzelner Galaxien, Nebel und anderer Ziele. Roman dagegen ist darauf ausgelegt, große Himmelsregionen systematisch zu vermessen. So entstehen einheitliche Datensätze, in denen sich Muster und seltene Ereignisse erkennen lassen, die bei gezielten Einzelbeobachtungen leicht übersehen würden.

Nach Schätzungen der NASA kann Roman den Himmel bei vergleichbaren großflächigen Vermessungen bis zu 1.000-mal schneller untersuchen als Hubble. Während seiner wichtigsten Surveys soll das Teleskop mehr als 2 Milliarden Galaxien abbilden und Zehntausende Supernovae entdecken. 36

Diese Fragen soll Roman beantworten

Dunkle Energie und die beschleunigte Expansion

Eines der wichtigsten Ziele ist die Frage, warum sich das Universum zunehmend schneller ausdehnt. Dafür wollen Astronominnen und Astronomen mehrere Messmethoden miteinander kombinieren – darunter Supernovae, die Verteilung von Galaxien und die sogenannte schwache Gravitationslinsenwirkung.

Diese Daten sollen zeigen, wie sich die großräumige Struktur des Universums im Lauf der Zeit entwickelt hat. Zugleich können sie konkurrierende Erklärungen für die beschleunigte Expansion prüfen: etwa die Existenz Dunkler Energie oder die Möglichkeit, dass unsere derzeitigen Gravitationstheorien unvollständig sind. Durch die Beobachtung, wie die Schwerkraft Licht ablenkt, soll Roman außerdem die Verteilung Dunkler Materie kartieren. 17

Exoplaneten in der Milchstraße

Roman soll eine breite statistische Bestandsaufnahme von Planetensystemen ermöglichen. Ein großer Teil dieser Suche nutzt den Effekt der Gravitations-Mikrolinse: Stehen ein Vordergrundstern und ein weiter entfernter Hintergrundstern aus unserer Sicht nahezu auf einer Linie, kann die Gravitation des Vordergrundsterns das Licht des entfernten Sterns vorübergehend verstärken. Ein Planet, der den Vordergrundstern umkreist, kann dabei eine zusätzliche, messbare Veränderung verursachen.

Diese Methode ist besonders interessant, weil sie kalte Planeten in relativ großer Entfernung von ihrem Stern aufspüren kann. Solche Welten sind mit Verfahren, die vor allem auf eng umlaufende Planeten ausgerichtet sind, schwerer zu entdecken. Die NASA erwartet, dass Roman mehr als 100.000 Planeten finden könnte – darunter möglicherweise auch frei fliegende Planeten, die keinen Stern umkreisen. 3

Darüber hinaus soll Roman Transitbeobachtungen unterstützen. Dabei wird ein Planet entdeckt, wenn er vor seinem Stern vorbeizieht und dessen Helligkeit geringfügig abschwächt.

Test für die direkte Aufnahme von Planeten

Roman wird außerdem ein Coronagraph Instrument mitführen, das in erster Linie als Technologiedemonstration dient. Ein Koronograf unterdrückt das intensive Licht eines Sterns, damit deutlich schwächere Objekte in seiner unmittelbaren Umgebung sichtbar werden können.

Das Instrument soll Verfahren zur direkten Aufnahme und Charakterisierung einiger großer Exoplaneten und planetenbildender Staubscheiben erproben. Es ist nicht dafür ausgelegt, eine vollständige Suche nach erdähnlichen Welten durchzuführen. Seine Leistungsfähigkeit könnte jedoch die Entwicklung künftiger Missionen unterstützen, die möglicherweise bewohnbare Planeten direkt abbilden können. 2

Ein ungewöhnlicher Blick in die Entstehungsgeschichte

Romans 2,4-Meter-Hauptspiegel wurde ursprünglich als einer von zwei Spiegeln für ein geheimes US-Aufklärungsprogramm hergestellt. Das National Reconnaissance Office übergab die Spiegel 2012 an die NASA. Dadurch erhielt die Raumfahrtbehörde Zugang zu einer hochwertigen Öffnung in Hubble-Größe, ohne die Spiegelentwicklung vollständig von Grund auf neu beginnen zu müssen. 3

Die Entwicklung des Teleskops war von erheblichen Termin- und Kostendruck geprägt. Dazu kamen die Auswirkungen der COVID-19-Pandemie. Nach einer Neuplanung stiegen die geschätzten Lebenszykluskosten des Projekts auf etwa 4,3 Milliarden US-Dollar. Dieser Betrag umfasst das gesamte Vorhaben und nicht nur den Bau des eigentlichen Teleskops.

Die NASA schloss die wesentliche Montage des Observatoriums vor dem ursprünglich verbindlichen Starttermin im Mai 2027 ab und bereitete zugleich die frühere Startmöglichkeit im Jahr 2026 vor.

Roman ersetzt Hubble und Webb nicht

Romans großflächige Himmelsdurchmusterungen sollen andere Observatorien ergänzen. Das Teleskop wird riesige Regionen scannen und statistisch wichtige Populationen, seltene vorübergehende Ereignisse sowie ungewöhnliche Ziele identifizieren. Hubble, Webb und große bodengebundene Teleskope können anschließend ausgewählte Objekte deutlich detaillierter untersuchen.

Diese Arbeitsteilung ist entscheidend: Ein Teleskop, das eine einzelne Galaxie in außergewöhnlicher Detailtiefe untersucht, kann nicht effizient ein riesiges Gebiet nach seltenen Ereignissen durchsuchen. Romans Stärke liegt darin, solche Ziele zu finden und umfangreiche Datensätze aufzubauen, die spätere Detailbeobachtungen wissenschaftlich besonders wertvoll machen.

Der größte Einfluss könnte aus unerwarteten Entdeckungen entstehen

Die offiziellen Ziele konzentrieren sich auf Dunkle Energie, Dunkle Materie, Exoplaneten und die Infrarotastronomie. Die spektakulärsten Entdeckungen könnten jedoch von Objekten stammen, nach denen die Forschung heute noch gar nicht gezielt sucht.

Große, einheitliche Himmelsdurchmusterungen können unerwartete kurzlebige Ereignisse, ungewöhnliche Planetensysteme und bislang unbekannte Gruppen von Galaxien oder Sternen sichtbar machen. Weil Roman große Himmelsbereiche wiederholt beobachten soll, wird er außerdem dokumentieren können, wie sich Objekte im Lauf der Zeit verändern.

Sein Panorama-Blick dient daher nicht nur dazu, bestehende Fragen zu beantworten. Er kann auch völlig neue Fragen ermöglichen.

Das passt zum Vermächtnis von Nancy Grace Roman. Als erste Chefastronomin der NASA setzte sie sich für große Weltraumobservatorien ein und wurde deshalb als „Mutter von Hubble“ bezeichnet. Das nach ihr benannte Teleskop führt diese Vision weiter – weg von ausschließlich tiefen, gezielten Einzelaufnahmen und hin zu einer umfassenderen Karte des Universums. 117