Die NASA hat einen neuen großen Schritt bei den Vorbereitungen für die nächste Generation der Weltraumastronomie gemacht: Der Bau des Nancy Grace Roman Weltraumteleskops ist vollständig abgeschlossen, eines ehrgeizigen Infrarot-Observatoriums, das in der zweiten Hälfte dieses Jahrzehnts in Richtung einer Umlaufbahn um den Punkt L2 des Erde-Sonne-Systems starten soll. Im größten Reinraum des Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt im Bundesstaat Maryland haben Techniker am 25. November 2025 die beiden Hauptsegmente des Observatoriums physisch verbunden – den inneren „Teleskop“-Teil und den äußeren Teil mit Systemen für Energieversorgung, Kommunikation und Flugkontrolle.

Damit ist die Konstruktion des gesamten Roman-Weltraumteleskops abgeschlossen, womit sich die Mission von der Montagephase in die abschließende Testphase bewegt hat. Dies ist ein entscheidender Moment für das Portfolio der großen Astrophysik-Missionen der NASA: Roman soll die Arbeit der Teleskope Hubble und James Webb ergänzen und einige der tiefgreifendsten Fragen zur Entstehung des Universums, zur Rolle von dunkler Energie und dunkler Materie sowie zur Häufigkeit von Planetensystemen ähnlich dem unseren beantworten.

Ein neuer „großer Blick“ auf das Universum

Das Nancy Grace Roman Weltraumteleskop, das lange unter dem früheren Namen WFIRST (Wide-Field Infrared Survey Telescope) entwickelt wurde, ist als Infrarot-Observatorium mit einem extrem weiten Sichtfeld konzipiert. Sein Hauptspiegel hat einen Durchmesser von 2,4 Metern – genauso viel wie beim Hubble – aber die Kombination aus Optik und Detektoren ermöglicht es ihm, in einer einzigen Aufnahme einen Himmelsbereich „einzufangen“, der etwa hundertmal größer ist als das Sichtfeld der Hubble-Kamera. Ziel ist es, dass das Teleskop während der primären fünfjährigen Mission systematische Himmelsdurchmusterungen durchführt und riesige Datenmengen über Galaxien, Sterne, schwarze Löcher und Exoplaneten sammelt.

Roman wird in einer Halo-Umlaufbahn um den Punkt L2 positioniert, etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt, wo sich die Anziehungskraft von Erde und Sonne sowie die Orbitalbewegung des Teleskops auf eine Weise ausgleichen, die eine stabile Beobachtung des Universums bei minimalen thermischen und geometrischen Störungen ermöglicht. Eine solche Position hat sich bereits für wissenschaftliche Missionen wie das James-Webb-Teleskop als ideal erwiesen, da sie eine stabile Umgebung, guten Schutz vor Sonnenlicht und einen relativ einfachen Beobachtungsplan bietet.

Nach den Plänen der NASA soll Roman spätestens bis Mai 2027 startbereit sein, mit der Möglichkeit eines früheren Starts bereits im Herbst 2026. Vertraglich vorgesehen ist der Start auf einer SpaceX Falcon Heavy Rakete von der Startrampe LC-39A im Kennedy Space Center in Florida. Nach den abschließenden Tests im Goddard-Zentrum soll das Observatorium im Sommer 2026 nach Florida transportiert werden, wo die abschließenden Flugvorbereitungen und die Integration mit der Rakete folgen.

Was wurde am 25. November 2025 fertiggestellt?

Die Konstruktion des Roman-Weltraumteleskops erfolgte über Jahre hinweg in mehreren parallelen Strängen – separat entwickelt wurden die Teleskopbaugruppe (optischer Spiegel, Halterungen und Systeme zur präzisen Ausrichtung) und das Raumfahrzeug, das das Teleskop trägt (der sogenannte „Spacecraft Bus“, mit Energieversorgung, Kommunikation, Antrieb und Computersystemen). Durch die abschließende Verbindung dieser beiden großen Segmente entstand ein vollständig integriertes Observatorium, gefertigt in voller Größe und in der Konfiguration, in der es gestartet wird.

Im praktischen Sinne hob das Team im Reinraum das Teleskopmodul vorsichtig an, richtete es aus und verband es mit den Tragstrukturen des Raumfahrzeugs. Jede mechanische Verbindung und jeder Kabelanschluss durchlief detaillierte Überprüfungen, da nach dem Start kein physischer Zugang zum System mehr besteht. Die Verbindung dauerte mehrere Stunden, doch hinter diesem Eingriff stehen Jahre des Designs, Testmodelle, Prototypen und einzelne Untersuchungen der Subsysteme.

Die NASA betont, dass die Fertigstellung der Konstruktion mehr als ein symbolischer Schritt ist: Erst in dieser Phase ist es möglich, vollständige Untersuchungen des Verhaltens des Observatoriums unter Bedingungen durchzuführen, die denen im Weltraum ähnlich sind. Es folgen Thermal-Vakuum-Tests, Vibrationstests, die die Belastungen beim Start simulieren, sowie eine lange Serie von Überprüfungen der optischen Ausrichtung, der Funktionalität der Instrumente und der Kommunikation mit dem Kontrollzentrum.

Der Weg zum Start: Tests unter extremen Bedingungen

In den nächsten Monaten wird Roman, wie die NASA gerne sagt, eine „Test-Tortur“ durchlaufen – eine Reihe rigoroser Überprüfungen, ohne die eine so komplexe Mission nicht ins All starten darf. In Thermal-Vakuum-Kammern werden Teleskop und Raumfahrzeug Temperaturen und Bedingungen ausgesetzt, die denen im tiefen Weltraum ähneln, während die Instrumente gleichzeitig innerhalb der projektierten Parameter arbeiten müssen. Die Ingenieure interessieren sich besonders für die Reaktionen der Struktur auf plötzliche Temperaturänderungen, da jede mikroskopische Verschiebung den Fokus und die optische Leistung beeinflussen kann.

Ein zweiter entscheidender Satz von Tests sind Vibrationstests und akustische Untersuchungen. Das Teleskop wird auf spezielle Tische montiert, die von starker Ausrüstung geschüttelt werden und Vibrationen und Belastungen simulieren, wie sie beim Start auf einer Falcon Heavy Rakete auftreten. Akustische Untersuchungen beinhalten die Exposition gegenüber sehr starken Schallwellen, die den Lärm von Raketentriebwerken und die Luftströmung um die Rakete imitieren. Erst wenn das Observatorium all diese Überprüfungen ohne Schäden und unter Erhaltung der präzisen Optik und Mechanik besteht, kann die Mission „grünes Licht“ für die Lieferung zum Startplatz erhalten.

Zusätzlich muss das Team die komplette elektronische und Software-Architektur überprüfen. Jeder Datenpfad zwischen Instrumenten, Speicher, Kommunikationseinheiten und Systemen zur Orientierung wird in verschiedenen Szenarien getestet – von nominalen Beobachtungskampagnen bis hin zu simulierten Anomalien. Ziel ist es, jeden potenziellen „Bug“ zu entdecken, solange es noch möglich ist einzugreifen, anstatt dass das Problem erst im Weltraum ausbricht, wo jede Intervention begrenzt oder unmöglich ist.

Zwei Schlüsselinstrumente: Weitwinkelkamera und Koronograf

Roman wird zwei wissenschaftliche Hauptinstrumente in die Umlaufbahn bringen: das Wide Field Instrument (WFI) und das Coronagraph Instrument, wobei das zweite formal als Demonstration neuer Technologien gekennzeichnet ist und das erste als „Arbeitspferd“ der Mission.

Das Wide Field Instrument ist eine Kamera mit einer Auflösung von ungefähr 300 Megapixeln, bestehend aus 18 hochempfindlichen Detektoren, die den sichtbaren und nahen Infrarotbereich von etwa 0,48 bis 2,3 Mikrometer abdecken. Jede einzelne Aufnahme wird breit genug sein, um einen Himmelsbereich zu erfassen, der größer ist als die scheinbare Größe des Vollmonds. Im Vergleich zu Hubbles klassischen Kameras wird Roman den Himmel etwa hundertmal schneller durchsuchen können, da es in einem Bild ein weitaus größeres Sichtfeld bei vergleichbarer Bildschärfe einfängt.

Dank dieser Kombination aus Breite und Auflösung wird erwartet, dass Roman während der primären fünfjährigen Mission etwa 20.000 Terabyte an Daten sammeln wird, also 20 Petabyte. Diese „Datenflut“ soll Informationen über Milliarden von Galaxien, Hunderte Millionen von Sternen sowie mindestens 100.000 durch verschiedene Methoden entdeckte Exoplaneten enthalten. Gerade das Datenvolumen ist entscheidend für statistische Analysen, mit denen Astronomen untersuchen wollen, wie sich das Universum ausdehnt, wie sich die Struktur der Galaxien durch die kosmische Zeit verändert hat und wie häufig Planetensysteme verschiedener Typen sind.

Das zweite Instrument, der Koronograf, stellt einen mutigen technologischen Sprung dar. Es handelt sich um eine komplexe Baugruppe aus Masken, Prismen, Filtern, Detektoren und verformbaren Spiegeln, die im sichtbaren und nahen Infrarotlicht das Blenden der Sterne „auslöschen“ und die direkte Aufnahme des sehr schwachen Lichts ihrer Planeten und umgebenden Staubscheiben ermöglichen sollen. Für den Erfolg ist es notwendig, das Licht des Muttersterns bis zu einer Milliarde Mal im Verhältnis zur Umgebung zu unterdrücken, was eine extreme technologische Herausforderung darstellt.

Der Koronograf auf Roman ist offiziell ein Technologiedemonstrator: Seine Hauptaufgabe ist nicht die Massenproduktion wissenschaftlicher Ergebnisse, sondern der Beweis, dass eine solch extreme Unterdrückung von Sternenlicht im Weltraum machbar ist. Ein Erfolg würde die Tür zu zukünftigen, noch größeren Teleskopen öffnen, die der direkten Aufnahme potenziell bewohnbarer Planeten um sonnennahe Sterne gewidmet sind. Aber auch als Demonstrator sollte der Koronograf wertvolle Daten über riesige Exoplaneten und Strukturen staubiger Scheiben um nahe Sterne sammeln.

Drei monumentale Himmelsdurchmusterungen

Der Großteil der Zeit während der primären Mission – etwa 75 % – wird drei großen wissenschaftlichen Programmen gewidmet sein, beziehungsweise Himmelsdurchmusterungen (Surveys), die sorgfältig entworfen wurden, um Schlüsselfragen der Kosmologie und Planetenwissenschaft zu beantworten.

Das erste davon, der High-Latitude Wide-Area Survey, richtet sich auf einen weiten Himmelsbereich in relativ hohen galaktischen Breiten, wo der Einfluss unserer Galaxie auf die Beobachtungen etwas geringer ist. Durch die Verwendung einer Kombination aus tiefen Bildern und Spektroskopie werden Astronomen die Verteilung von Galaxien und ihre Gruppierung über einen großen Entfernungsbereich verfolgen, beziehungsweise durch verschiedene kosmische Epochen. Auf der Grundlage dieser Daten ist es möglich zu rekonstruieren, wie sich das „Netz“ der dunklen Materie im großen Maßstab durch die Zeit entwickelt hat und wie dunkle Energie die Ausdehnung des Universums beeinflusst.

Das zweite Schlüsselprogramm, der High-Latitude Time-Domain Survey, konzentriert sich ebenfalls auf Bereiche außerhalb der Ebene unserer Galaxie, jedoch mit Schwerpunkt auf Veränderlichkeit. Roman wird denselben Himmelsbereich über Jahre hinweg mehrfach aufnehmen, damit das Auftreten und die Entwicklung von Supernovae, veränderlichen Sternen und anderen vorübergehenden Erscheinungen verfolgt werden kann. Besonders wichtig ist die Rolle dieser Beobachtungen bei der Erforschung dunkler Energie: Supernovae vom Typ Ia dienen als „Standardkerzen“ zur Entfernungsmessung, und die Kombination ihrer Helligkeit und Rotverschiebung ermöglicht eine präzise Kartierung der Geschichte der Ausdehnung des Universums.

Das dritte große Programm, der Galactic Bulge Time-Domain Survey, wendet den Blick ins Innere unserer Galaxie – zur dichten zentralen „Ausbuchtung“ der Milchstraße. Dort ist die Sternendichte extrem hoch, was ideale Bedingungen für die Beobachtung des gravitativen Mikrolinseneffekts schafft. Wenn ein Objekt – ein Stern, Planet oder kompakter Überrest wie ein schwarzes Loch – fast genau vor einem Hintergrundstern vorbeizieht, verstärkt seine Schwerkraft vorübergehend das Licht dieses Hintergrundsterns. Dieser kurzzeitige Helligkeitsanstieg trägt Informationen über das Objekt, das den Linseneffekt verursacht hat.

Romans Mikrolinsen-Beobachtungen sollten Planeten enthüllen, die sich in den bewohnbaren Zonen ihrer Sterne befinden, aber auch kältere, weiter entfernte Welten ähnlich Jupiter, Saturn oder Uranus. Zudem wird dieselbe Methode empfindlich auf „vagabundierende Planeten“ sein – Objekte mit Planetenmasse, die überhaupt nicht gravitativ an einen Stern gebunden sind und frei durch die Galaxie wandern. Der Mikrolinseneffekt sollte auch isolierte schwarze Löcher und Neutronensterne enthüllen, die normalerweise nicht genug strahlen, um direkt sichtbar zu sein, aber deren gravitativer Einfluss auf Hintergrundsterne eine klare Signatur hinterlässt.

Mehr als einhunderttausend neue Welten

Einer der aufregendsten Aspekte der Roman-Mission ist die potenzielle Jagd nach Exoplaneten. Die Kombination aus Transitbeobachtungen (wenn ein Planet vor seinem Stern vorbeizieht und dessen Licht leicht dimmt) und Mikrolinseneffekt sollte zur Entdeckung von mindestens etwa 100.000 neuen Planeten in den ersten fünf Betriebsjahren führen. Im Gegensatz zu vielen früheren Missionen, die besonders empfindlich auf Planeten in nahen Umlaufbahnen um Sterne waren, werden Romans Mikrolinsen-Beobachtungen das Bild kälterer und weiter entfernter Welten vervollständigen, einschließlich Objekten mit einer Masse vergleichbar mit der Erde oder sogar kleineren.

Auf diese Weise wird Roman die Statistik, die von Missionen wie Kepler und TESS aufgebaut wurde, erheblich ergänzen. Während Kepler zeigte, dass Planeten häufig sind und dass viele Sterne kompakte Systeme aus „Super-Erden“ und Mini-Neptunen haben, sollte Roman klären, wie häufig Analoga unseres Sonnensystems sind, mit Planeten, die in größeren Entfernungen und in kälteren Bereichen angeordnet sind. In Kombination mit anderen Daten werden Astronomen präzisere Fragen darüber stellen können, wie typisch oder außergewöhnlich unser System ist.

Der Koronograf, obwohl primär ein technologischer Demonstrator, sollte auch mit direkten Aufnahmen riesiger Exoplaneten um relativ nahe Sterne beitragen. Solche Bilder ermöglichen die Untersuchung der Atmosphäre, Temperatur und Wolken dieser Planeten, besonders wenn sie mit Spektroskopie kombiniert werden. Obwohl Roman nicht auf die detaillierte Untersuchung potenziell bewohnbarer Welten wie das zukünftige Habitable Worlds Observatory spezialisiert sein wird, wird jeder Fortschritt bei der direkten Aufnahme und Charakterisierung von Exoplaneten als entscheidender Schritt auf dem langfristigen Weg zur Identifizierung von Planeten mit erdähnlichen Bedingungen angesehen.

Dunkle Energie, dunkle Materie und Struktur des Universums

Neben der Planetenjagd ist Roman im Kern als kosmologische Mission konzipiert. Eine der großen Fragen, die Ende des 20. Jahrhunderts auftauchte, ist, warum sich die Ausdehnung des Universums beschleunigt. Diese Beschleunigung wird einer noch immer wenig verstandenen Komponente zugeschrieben, bekannt als dunkle Energie. Romans weitwinklige, tiefe Beobachtungen von Galaxien, schwache Gravitationslinseneffekte (winzige Verzerrungen der Form von Galaxien verursacht durch dunkle Materie im Zwischenraum) und Supernovae sollten unabhängige Maße der Ausdehnung des Universums und des Wachstums kosmischer Strukturen durch verschiedene Perioden der kosmischen Geschichte ermöglichen.

Roman wird drei komplementäre Techniken nutzen: Verfolgung baryonischer akustischer Oszillationen in der Verteilung von Galaxien, Statistik des schwachen Gravitationslinseneffekts sowie präzise Entfernungsmessungen mittels Supernovae vom Typ Ia. Durch die Kombination dieser Daten werden Wissenschaftler überprüfen können, ob Einsteins allgemeine Relativitätstheorie auch auf den größten Skalen gilt oder ob es notwendig ist, neue physikalische Konzepte einzuführen, und ob die Dichte der dunklen Energie konstant ist oder sich im Laufe der Zeit ändert.

Dunkle Materie, obwohl „unsichtbar“, manifestiert sich durch den gravitativen Einfluss auf sichtbare Materie. Romans Beobachtungen werden detaillierte Karten der Massenverteilung im Universum liefern, von einzelnen Galaxienhaufen bis zum kosmischen Netz auf den größten Skalen. Damit werden zusätzlich Szenarien der Strukturentstehung im Universum und Modelle dunkler Materie getestet, einschließlich der Möglichkeit der Existenz neuer Teilchen oder sogar alternativer Gravitationstheorien.

Offene Daten und die Rolle der globalen wissenschaftlichen Gemeinschaft

Einer der wichtigeren organisatorischen Aspekte der Roman-Mission ist der Datenzugang. Die NASA plant, alle wissenschaftlichen Daten ohne lange Exklusivperioden für eine begrenzte Anzahl von Teams öffentlich zugänglich zu machen. Das bedeutet, dass Astronomen weltweit, von großen Forschungseinrichtungen bis zu kleineren Universitätsteams, fast gleichzeitig mit denselben Datensätzen arbeiten und eigene Analysen, Kataloge und Entdeckungen präsentieren können.

Neben den drei Haupt-Himmelsdurchmusterungen wird etwa ein Viertel der Zeit während der primären Mission für Programme reserviert sein, die von der breiteren wissenschaftlichen Gemeinschaft durch das sogenannte General Investigator Program vorgeschlagen werden. Teams werden um Beobachtungszeit konkurrieren, indem sie spezifische wissenschaftliche Projekte vorschlagen – von detaillierten Studien bestimmter Galaxien oder Gaswolken bis zur Verfolgung exotischer, vorübergehender Erscheinungen. Dieses Modell hat sich bei den Teleskopen Hubble und James Webb als sehr erfolgreich erwiesen, wo es Raum für unerwartete Entdeckungen öffnete, die im ursprünglichen Missionsplan nicht vorgesehen waren.

Die enormen Datenvolumina, die Roman generieren wird, werden auch völlig neue Ansätze bei Verarbeitung und Analyse erfordern. Es wird eine intensive Anwendung von Methoden des maschinellen Lernens und fortgeschrittener Statistik erwartet, um nützliche Informationen aus dem Haufen von Bildern und Katalogen zu extrahieren. Schon jetzt werden Werkzeuge entwickelt, die es zukünftigen Forschern ermöglichen, Datenbanken schneller zu durchsuchen, ungewöhnliche Objekte zu entdecken und Romans Beobachtungen mit anderen Missionen und Teleskopen zu verknüpfen.

Das Vermächtnis von Nancy Grace Roman und die Symbolik der Mission

Das Teleskop wurde zu Ehren von Nancy Grace Roman benannt, der ersten Chefastronomin der NASA und einer der Schlüsselpersonen, die für die Entstehung des Hubble-Weltraumteleskops verantwortlich waren. Schon seit den 1960er Jahren befürwortete Roman die Idee, Teleskope aus der Erdatmosphäre herauszubringen, um Turbulenzen und die Absorption eines Teils des elektromagnetischen Spektrums zu vermeiden. Wegen ihrer Rolle bei der Entwicklung der Weltraumastronomie wurde sie oft als „Mutter von Hubble“ bezeichnet.

Die Entscheidung, die neue große Infrarot-Mission gerade nach Nancy Grace Roman zu benennen, trägt eine starke Symbolik: Ein Teleskop, das „100 Hubbles“ im Sinne der Breite des Sichtfeldes liefern wird, ist direkt mit der Person verbunden, die vor mehr als Jahrzehnten die Idee des ersten großen Weltraumteleskops vorantrieb. Die Mission Roman setzt ihre Vision von Weltraumobservatorien fort, die riesige Mengen an Daten produzieren, die der gesamten Gemeinschaft offenstehen, von professionellen Astronomen bis zu Bürgerwissenschaftlern.

Neben der NASA nehmen auch internationale Partner an der Mission teil, darunter die Europäische Weltraumorganisation (ESA), die französische Agentur CNES, die japanische Agentur JAXA und Forschungseinrichtungen wie das Max-Planck-Institut für Astronomie. Sie tragen zu Instrumentierung, Kalibrierungen, Datenverarbeitung und Vorbereitung wissenschaftlicher Programme bei. Roman ist somit auch ein Beispiel globaler Zusammenarbeit, in der Wissen, Technologie und Kosten unter mehreren Ländern geteilt werden, mit dem Ziel des gemeinsamen Fortschritts im Verständnis des Universums.

Was folgt nach Abschluss der Konstruktion?

Der Abschluss der Konstruktion am 25. November 2025 bedeutet nicht, dass Roman sofort startbereit ist, aber er markiert den Übergang in die Endphase, in der der größte Fokus auf Risikominderung gelegt wird. Jeder neue Test kann eine unerwartete Schwäche oder Unregelmäßigkeit enthüllen – sei es in Elektronik, Mechanik oder Software – sodass Teams in Goddard und Partnerzentren Ergebnisse analysieren und bei Bedarf Korrekturen durchführen.

Wenn alles nach Plan verläuft, wird das Observatorium nach den abschließenden Untersuchungen im Goddard-Zentrum in einen speziellen Transportcontainer verpackt, klimatisiert und vor Vibrationen geschützt, und zum Kennedy Space Center in Florida transportiert. Dort erwartet es eine neue Serie von Überprüfungen im Rahmen der Vorbereitungen für die Integration mit der Falcon Heavy Rakete: von Tests der Interaktion mit Raketensystemen bis zur „Generalprobe“ des Starts, bei der alle entscheidenden Schritte vom Countdown bis zur Trennung des Teleskops im Weltraum simuliert werden.

Der Start, wenn es dazu kommt, ist nur der Anfang. Nach der Trennung von der Rakete wird Roman einige Monate in der Phase der Inbetriebnahme verbringen: Ausklappen der Schutzstrukturen, präzises Fokussieren der Optik, Kalibrierung der Instrumente und erste Testbeobachtungen. Erst nach diesem Zeitraum, wenn sich alle Systeme als stabil und innerhalb der Spezifikationen erweisen, wird die Mission in den regulären wissenschaftlichen Betrieb übergehen, mit den ersten großen Himmelsdurchmusterungen, die innerhalb des ersten Jahres nach dem Start beginnen sollen.

Vorerst bestätigen der Abschluss der Konstruktion und der Eintritt in die abschließende Testphase, dass Roman auf einem guten Weg zum Start ist, der spätestens bis Mai 2027 geplant ist. Wenn der Zeitplan der Tests und Vorbereitungen weiter in günstigem Tempo verläuft, ist ein Szenario sehr realistisch, in dem das Nancy Grace Roman Weltraumteleskop bereits Ende 2026 seine Reise zum Punkt L2 beginnen wird, bereit, uns in den kommenden Jahren einen völlig neuen Blick auf das Universum zu bieten.