Die combinatie van scherpte en breedte maakt Roman bijzonder geschikt voor statistisch onderzoek. De telescoop zal grote delen van de hemel herhaaldelijk fotograferen en zo de verdeling, groei en verandering van sterrenstelsels in kaart brengen. NASA verwacht mogelijk licht van ongeveer één miljard sterrenstelsels te meten gedurende de levensduur van de missie.
Dat enorme aantal is belangrijk: wetenschappers kunnen zo niet alleen opvallende individuele objecten onderzoeken, maar ook patronen herkennen die iets zeggen over de geschiedenis en structuur van het heelal.
Een van Romans belangrijkste doelen is het onderzoeken van donkere energie, de onbekende factor die volgens de huidige kosmologische modellen verantwoordelijk is voor de versnelde uitdijing van het heelal.
Roman combineert daarvoor verschillende meetmethoden. De telescoop onderzoekt onder meer:
Door deze gegevens samen te voegen, kunnen onderzoekers testen of donkere energie zich gedraagt als een kosmologische constante. De metingen kunnen ook aanwijzingen geven dat onze theorie van zwaartekracht op kosmische schaal moet worden aangepast.
Donkere materie zendt zelf geen licht uit, maar haar zwaartekracht beïnvloedt wel het licht van objecten erachter. Door de subtiele vervorming van de vormen van honderden miljoenen sterrenstelsels te meten, kan Roman kaarten maken van de verdeling van deze onzichtbare materie.
Zo ontstaat een beeld van hoe materie zich door het heelal heeft verzameld en hoe kosmische structuren zijn gegroeid. Dat is een aanvulling op onderzoek naar donkere energie: samen laten de metingen zien hoe snel het heelal uitdijt én hoe snel materie samenklontert.
Roman krijgt ook een grote rol in de zoektocht naar planeten buiten ons zonnestelsel. Tijdens de Galactic Bulge Time-Domain Survey zal de telescoop honderden miljoenen sterren in het dichtbevolkte centrum van de Melkweg volgen.
Daarbij gebruikt Roman vooral gravitationele microlensing. Wanneer een voorgrondster precies voor een verder weg gelegen ster langs beweegt, kan de zwaartekracht van de voorgrondster het licht van die achtergrondster versterken. Een planeet rond de voorgrondster kan vervolgens een korte extra verandering in die helderheid veroorzaken.
Deze techniek is gevoelig voor koude planeten op grotere afstanden van hun ster en zelfs voor vrij rondzwervende planeten zonder eigen ster. Zulke werelden zijn met de bekende transitmethode — waarbij een planeet voor zijn ster langs trekt — vaak moeilijk te vinden. NASA schat momenteel dat Roman via microlensing ongeveer 100.000 planeten kan opsporen. De vaak genoemde 200.000 is geen actueel NASA-basiscijfer.
Naast het Wide Field Instrument heeft Roman een Coronagraph Instrument. Dat instrument blokkeert een deel van het felle sterlicht, zodat zwakkere objecten er vlak naast zichtbaar kunnen worden.
De coronagraaf is in de eerste plaats een technologiedemonstratie. Roman moet hiermee geselecteerde grote exoplaneten en planeetvormende schijven rechtstreeks kunnen afbeelden en hun licht spectroscopisch onderzoeken. De technieken kunnen later worden gebruikt voor ruimtemissies die mogelijk bewoonbare werelden gedetailleerder willen bestuderen.
Na de lancering reist Roman naar het zon-aarde-L2-punt, ongeveer 1,5 miljoen kilometer van de aarde. Dat is een zogeheten Lagrangepunt waar de zwaartekracht van de zon en de aarde een relatief stabiele positie voor een ruimteobservatorium mogelijk maakt.
Van daaruit kan Roman rond de zon bewegen terwijl hij een bruikbare positie ten opzichte van de aarde behoudt. De telescoop krijgt een nominale missie van vijf jaar, met een doelstelling om tien jaar operationeel te blijven.
Een belangrijke stap in de voorbereiding werd in juli afgerond, toen technici Roman op Kennedy Space Center vulden met ongeveer 290 Amerikaanse gallons hydrazine, omgerekend bijna 1.100 liter. Deze brandstof is nodig om na de lancering de baan naar L2 bij te sturen en de positie van de telescoop te onderhouden.
Voor de lancering volgen onder meer controles, aangedreven tests, repetities en het bevestigen van het observatorium aan de raket. Daarna wordt Roman ingekapseld in de beschermende neuskegel van de Falcon Heavy.
Roman is geen vervanger van de James Webb Space Telescope (JWST). De twee observatoria zijn juist op verschillende soorten onderzoek gericht.
Roman is geoptimaliseerd voor snelle, brede surveys in nabij-infrarood licht. Webb kijkt naar kleinere gebieden, maar kan geselecteerde objecten veel dieper en gedetailleerder bestuderen. Roman kan daardoor zeldzame of wetenschappelijk belangrijke doelen vinden, waarna Webb ze uitvoeriger kan onderzoeken.
Cijfers over Romans toekomstige dataproductie worden in sommige berichtgeving genoemd, maar voor een precieze claim van 500 terabyte per jaar is in de beschikbare hooggezaghebbende bronnen onvoldoende onderbouwing gevonden. Hetzelfde geldt voor de bewering dat Roman de volledige Melkweg in één maand zou onderzoeken waar Hubble een eeuw voor nodig zou hebben. De goed onderbouwde kern blijft overeind: Roman zal de hemel veel sneller en over een veel groter gebied in kaart brengen dan eerdere observatoria.