NASA je napravila novi veliki korak u pripremama za sljedeću generaciju svemirske astronomije: potpuno je dovršena izgradnja svemirskog teleskopa Nancy Grace Roman, ambiciozne infracrvene opservatorije koja bi u drugoj polovici ovog desetljeća trebala krenuti prema orbiti oko točke L2 sustava Zemlja–Sunce. U najvećoj čistoj sobi NASA-ina centra Goddard u Greenbeltu u saveznoj državi Maryland, tehničari su 25. studenoga 2025. fizički spojili dva glavna segmenta opservatorija – unutarnji “teleskopski” dio i vanjski dio sa sustavima za napajanje, komunikaciju i kontrolu leta.

Time je dovršena konstrukcija cijelog svemirskog teleskopa Roman, čime se misija pomaknula iz faze sklapanja u završnu fazu testiranja. Riječ je o ključnom trenutku za NASA-in portfelj velikih astrofizičkih misija: Roman bi trebao nadopuniti rad teleskopa Hubble i James Webb i odgovoriti na neka od najdubljih pitanja o nastanku svemira, ulozi tamne energije i tamne tvari te učestalosti planetarnih sustava nalik našem.

Novi “veliki pogled” na svemir

Svemirski teleskop Nancy Grace Roman, koji se dugo razvijao pod ranijim nazivom WFIRST (Wide-Field Infrared Survey Telescope), zamišljen je kao infracrveni opservatorij s iznimno širokim vidnim poljem. Njegovo glavno zrcalo promjera je 2,4 metra – isto koliko i kod Hubblea – ali kombinacija optike i detektora omogućuje mu da u jednom snimku “uhvati” područje neba oko stotinu puta veće od vidnog polja Hubbleove kamere. Cilj je da tijekom primarne petogodišnje misije teleskop provede sustavne preglede neba i prikupi goleme količine podataka o galaksijama, zvijezdama, crnim rupama i egzoplanetima.

Roman će biti postavljen u halo-orbitu oko točke L2, otprilike 1,5 milijuna kilometara od Zemlje, gdje se gravitacijska privlačnost Zemlje i Sunca te orbitalno gibanje teleskopa uravnotežuju na način koji omogućuje stabilno promatranje svemira uz minimalne termalne i geometrijske smetnje. Takva pozicija već se pokazala idealnom za znanstvene misije poput teleskopa James Webb, jer nudi stabilno okruženje, dobru zaštitu od Sunčeve svjetlosti i relativno jednostavan raspored promatranja.

Prema NASA-inim planovima, Roman bi trebao biti spreman za lansiranje najkasnije do svibnja 2027. godine, uz mogućnost ranijeg lansiranja već na jesen 2026. Kontraktom je predviđeno lansiranje na raketi SpaceX Falcon Heavy s lansirne rampe LC-39A u Kennedyjevom svemirskom centru na Floridi. Nakon završnih testova u centru Goddard, opservatorij bi se tijekom ljeta 2026. trebao prevesti na Floridu, gdje slijede završne pripreme za let i integracija s raketom.

Što je dovršeno 25. studenoga 2025.?

Konstrukcija svemirskog teleskopa Roman odvijala se godinama u više paralelnih tokova – zasebno su se razvijali teleskopski sklop (optičko zrcalo, nosači i sustavi za precizno usmjeravanje) i svemirska letjelica koja nosi teleskop (tzv. “spacecraft bus”, s napajanjem, komunikacijom, propulzijom i računalnim sustavima). Završnim spajanjem ta dva velika segmenta nastao je potpuno integrirani opservatorij, izrađen u punoj veličini i u konfiguraciji u kojoj će biti lansiran.

U praktičnom smislu, tim je u čistoj sobi pažljivo podigao i poravnao teleskopski modul te ga spojio na nosive strukture svemirske letjelice. Svaki mehanički spoj i kabelski priključak prolazio je detaljne provjere, jer nakon lansiranja više nema fizičkog pristupa sustavu. Spajanje je trajalo nekoliko sati, no iza tog zahvata stoje godine dizajna, testnih modela, prototipova i pojedinačnih ispitivanja podsustava.

NASA naglašava da je dovršetak konstrukcije više od simboličnog koraka: tek u ovoj fazi moguće je provesti cjelovita ispitivanja ponašanja opservatorija u uvjetima sličnim onima u svemiru. Slijede termalno-vakuumska testiranja, vibrotestovi koji simuliraju opterećenja prilikom lansiranja te duga serija provjera optičke poravnatosti, funkcionalnosti instrumenata i komunikacije s kontrolnim centrom.

Put prema lansiranju: testiranja pod ekstremnim uvjetima

U sljedećim mjesecima Roman će proći kroz, kako NASA voli reći, “torturu testiranja” – niz rigoroznih provjera bez kojih ovako kompleksna misija ne smije krenuti u svemir. U termalno-vakuumskim komorama teleskop i letjelica izloženi su temperaturama i uvjetima sličnima onima u dubokom svemiru, dok instrumenti istovremeno moraju raditi unutar projektiranih parametara. Inženjere posebice zanimaju reakcije strukture na nagle promjene temperature, jer svaki mikroskopski pomak može utjecati na fokus i optičke performanse.

Drugi ključni set testova su vibrotestovi i akustična ispitivanja. Teleskop se montira na posebne stolove koji trese snažna oprema, simulirajući vibracije i opterećenja kakva se javljaju tijekom lansiranja na raketi Falcon Heavy. Akustična ispitivanja uključuju izlaganje vrlo jakim zvučnim valovima, koji imitiraju buku raketnih motora i strujanje zraka oko rakete. Tek kada opservatorij prođe sve te provjere bez oštećenja i uz očuvanje precizne optike i mehanike, misija može dobiti “zeleno svjetlo” za isporuku na lansirno mjesto.

Dodatno, tim mora provjeriti kompletnu elektroničku i softversku arhitekturu. Svaki podatkovni put između instrumenata, memorije, komunikacijskih jedinica i sustava za orijentaciju testira se u raznim scenarijima – od nominalnih opažačkih kampanja do simuliranih anomalija. Cilj je otkriti svaki potencijalni “bug” dok je još moguće intervenirati, umjesto da problem izbije tek u svemiru, gdje je svaka intervencija ograničena ili nemoguća.

Dva ključna instrumenta: širokokutna kamera i koronograf

Roman će u orbitu ponijeti dva glavna znanstvena instrumenta: Wide Field Instrument (WFI) i Coronagraph Instrument, pri čemu je drugi formalno označen kao demonstracija novih tehnologija, a prvi kao radni “konj” misije.

Wide Field Instrument je kamera rezolucije približno 300 megapiksela, sastavljena od 18 visokoosjetljivih detektora koji pokrivaju vidljivo i blisko infracrveno područje od oko 0,48 do 2,3 mikrometra. Svaka pojedina snimka bit će dovoljno široka da obuhvati područje neba veće od prividne veličine punog Mjeseca. U usporedbi s Hubbleovim klasičnim kamerama, Roman će moći pregledati nebu oko stotinu puta brže, jer u jednom kadru hvata daleko veće vidno polje uz usporedivu oštrinu slike.

Zahvaljujući toj kombinaciji širine i rezolucije, tijekom petogodišnje primarne misije očekuje se da će Roman prikupiti oko 20.000 terabajta podataka, odnosno 20 petabajta. Taj “podatkovni potop” trebao bi sadržavati informacije o milijardama galaksija, stotinama milijuna zvijezda te najmanje 100.000 egzoplaneta otkrivenih različitim metodama. Upravo je volumen podataka ključan za statističke analize kojima astronomi žele ispitati kako se svemir širi, kako se mijenjala struktura galaksija kroz kozmičko vrijeme i koliko su česti planetarni sustavi različitih tipova.

Drugi instrument, Coronagraph, predstavlja hrabri tehnološki iskorak. Riječ je o kompleksnom sklopu maski, prizmi, filtara, detektora i deformabilnih zrcala koji bi u vidljivoj i bliskoj infracrvenoj svjetlosti trebali “ugasiti” blještavilo zvijezda i omogućiti izravno snimanje vrlo slabog svjetla njihovih planeta i okolnih diskova prašine. Za uspjeh je potrebno potisnuti svjetlost matične zvijezde i do milijardu puta u odnosu na okolinu, što predstavlja ekstreman tehnološki izazov.

Koronograf na Romanu službeno je demonstrator tehnologije: njegova glavna zadaća nije masovna proizvodnja znanstvenih rezultata, nego dokaz da je takvo ekstremno potiskivanje svjetlosti zvijezda izvedivo u svemiru. Uspjeh bi otvorio vrata budućim, još većim teleskopima posvećenima izravnom snimanju potencijalno nastanjivih planeta oko Sunčevih bliskih zvijezda. No i kao demonstrator, Coronagraph bi trebao prikupiti vrijedne podatke o divovskim egzoplanetima i strukturama prašnjavih diskova oko obližnjih zvijezda.

Tri monumentalne ankete svemira

Većina vremena tijekom primarne misije – oko 75 % – bit će posvećena trima velikim znanstvenim programima, odnosno pregledima neba (surveyima) koji su pažljivo dizajnirani kako bi odgovorili na ključna pitanja kozmologije i planetarne znanosti.

Prvi od njih, High-Latitude Wide-Area Survey, usmjeren je na široko područje neba na relativno visokim galaktičkim širinama, gdje je utjecaj naše galaksije na promatranja nešto manji. Korištenjem kombinacije dubokih slika i spektroskopije, astronomi će pratiti raspodjelu galaksija i njihovo grupiranje kroz veliki raspon udaljenosti, odnosno kroz različita kozmička razdoblja. Na temelju tih podataka moguće je rekonstruirati kako se velikom razmjeru “mreža” tamne tvari razvijala kroz vrijeme, te kako tamna energija utječe na širenje svemira.

Drugi ključni program, High-Latitude Time-Domain Survey, također se fokusira na područja izvan ravnine naše galaksije, ali s naglaskom na promjenjivost. Roman će više puta snimati isto područje neba tijekom godina, kako bi se mogla pratiti pojava i evolucija supernova, promjenjivih zvijezda i drugih prolaznih pojava. Posebno je važna uloga ovih opažanja u proučavanju tamne energije: supernove tipa Ia služe kao “standardne svijeće” za mjerenje udaljenosti, a kombinacija njihove svjetline i crvenog pomaka omogućuje precizno kartiranje povijesti širenja svemira.

Treći veliki program, Galactic Bulge Time-Domain Survey, okreće pogled prema unutrašnjosti naše galaksije – prema gustoj središnjoj “izbočini” Mliječne staze. Tamo je gustoća zvijezda iznimno velika, što stvara idealne uvjete za promatranje gravitacijskog mikrolećenja. Kada objekt – zvijezda, planet ili kompaktni ostatak poput crne rupe – prođe gotovo točno ispred pozadinske zvijezde, njegova gravitacija privremeno pojača svjetlost te pozadinske zvijezde. Taj kratkotrajni porast svjetline nosi informacije o objektu koji je uzrokovao lećenje.

Romanova mikrolećna opažanja trebala bi otkriti planete smještene u zonama nastanjivosti svojih zvijezda, ali i hladnije, udaljenije svjetove nalik Jupiteru, Saturnu ili Uranu. Uz to, ista će metoda biti osjetljiva na “skitničke planete” – objekte planetarne mase koji uopće nisu gravitacijski vezani za zvijezdu te slobodno lutaju galaksijom. Mikrolećenje bi trebalo otkriti i izolirane crne rupe i neutronske zvijezde, koje inače ne zrače dovoljno da bi bile izravno vidljive, ali njihov gravitacijski utjecaj na pozadinske zvijezde ostavlja jasan potpis.

Više od sto tisuća novih svjetova

Jedan od najuzbudljivijih aspekata misije Roman jest potencijalni lov na egzoplanete. Kombinacija tranzitnih opažanja (kada planet prolazi ispred svoje zvijezde i blago priguši njezinu svjetlost) i mikrolećenja trebala bi dovesti do otkrića najmanje oko 100.000 novih planeta u prvim pet godina rada. Za razliku od mnogih ranijih misija, koje su bile posebno osjetljive na planete u bliskim orbitama oko zvijezda, Romanova mikrolećna opažanja popunit će sliku hladnijih i udaljenijih svjetova, uključujući objekte mase usporedive s Zemljom ili čak manjima.

Na taj će način Roman značajno dopuniti statistiku koju su izgradile misije poput Keplera i TESS-a. Dok je Kepler pokazao da su planeti česti i da mnoge zvijezde imaju kompaktne sustave “super-Zemalja” i mini-Neptuna, Roman bi trebao razjasniti koliko su česti analogi našeg Sunčevog sustava, s planetima raspoređenima na većim udaljenostima i u hladnijim područjima. U kombinaciji s drugim podacima, astronomi će moći postavljati preciznija pitanja o tome koliko je naš sustav tipičan ili izuzetak.

Koronograf, iako primarno tehnološki demonstrator, trebao bi doprinijeti i izravnim snimkama divovskih egzoplaneta oko relativno obližnjih zvijezda. Takve slike omogućuju proučavanje atmosfere, temperature i oblaka tih planeta, posebno ako se kombiniraju s spektroskopijom. Iako Roman neće biti specijaliziran za detaljno proučavanje potencijalno nastanjivih svjetova poput budućeg Habitable Worlds Observatoryja, svaki napredak u izravnom snimanju i karakterizaciji egzoplaneta smatra se ključnim korakom prema dugoročnoj potrazi za identifikacijom planeta s uvjetima sličnima Zemljinima.

Tamna energija, tamna tvar i struktura svemira

Osim lova na planete, Roman je u srži dizajniran kao kozmološka misija. Jedno od velikih pitanja koje je izronilo krajem 20. stoljeća jest zašto se širenje svemira ubrzava. To ubrzanje pripisuje se još uvijek slabo shvaćenoj komponenti poznatoj kao tamna energija. Romanova širokokutna, duboka promatranja galaksija, slaba gravitacijska lećenja (sitna izobličenja oblika galaksija uzrokovana tamnom tvari u međuprostoru) i supernova trebala bi omogućiti nezavisne mjere širenja svemira i rasta kozmičkih struktura kroz različita razdoblja kozmičke povijesti.

Roman će koristiti tri komplementarne tehnike: praćenje baryonskih akustičkih oscilacija u raspodjeli galaksija, statistiku slabe gravitacijske leće te precizna mjerenja udaljenosti pomoću supernova tipa Ia. Kombiniranjem tih podataka, znanstvenici će moći provjeriti drži li se Einsteinova opća teorija relativnosti i na najvećim mjerilima ili je potrebno uvoditi nove fizikalne koncepte, te je li gustoća tamne energije konstantna ili se mijenja kroz vrijeme.

Tamna tvar, iako “nevidljiva”, manifestira se kroz gravitacijski utjecaj na vidljivu materiju. Romanova promatranja pružit će detaljne karte raspodjele mase u svemiru, od pojedinih galaktičkih jata do kozmičke mreže na najvećim razmjerima. Time će se dodatno testirati scenariji nastanka struktura u svemiru i modeli tamne tvari, uključujući mogućnost postojanja novih čestica ili čak alternativnih teorija gravitacije.

Otvoreni podaci i uloga globalne znanstvene zajednice

Jedan od važnijih organizacijskih aspekata misije Roman jest pristup podacima. NASA planira sve znanstvene podatke učiniti javno dostupnima bez dužih ekskluzivnih razdoblja za ograničeni broj timova. To znači da će astronomi diljem svijeta, od velikih istraživačkih institucija do manjih sveučilišnih timova, moći gotovo istovremeno raditi s istim setovima podataka i predstavljati vlastite analize, kataloge i otkrića.

Uz tri glavna pregleda neba, oko četvrtine vremena tijekom primarne misije bit će rezervirano za programe koje predlaže šira znanstvena zajednica kroz tzv. General Investigator Program. Timovi će se natjecati za opažačko vrijeme predlažući specifične znanstvene projekte – od detaljnih studija određenih galaksija ili oblaka plina do praćenja egzotičnih, prolaznih pojava. Ovaj model se pokazao vrlo uspješnim kod teleskopa Hubble i James Webb, gdje je otvorio prostor za neočekivana otkrića koja izvornim planom misije nisu bila predviđena.

Ogromni volumeni podataka koje će Roman generirati zahtijevat će i potpuno nove pristupe obradi i analizi. Očekuje se intenzivna primjena metoda strojnog učenja i napredne statistike kako bi se iz gomile slika i kataloga izvukle korisne informacije. Već sada se razvijaju alati koji će budućim istraživačima omogućiti da brže pretražuju baze podataka, otkrivaju neuobičajene objekte i povezuju Romanova opažanja s drugim misijama i teleskopima.

Naslijeđe Nancy Grace Roman i simbolika misije

Teleskop je nazvan u čast Nancy Grace Roman, prve glavne astronomkinje NASA-e i jedne od ključnih osoba zaslužnih za nastanak svemirskog teleskopa Hubble. Još od 1960-ih godina Roman je zagovarala ideju da se teleskopi iznesu izvan Zemljine atmosfere, kako bi se izbjegle turbulencije i apsorpcija dijela elektromagnetskog spektra. Zbog njezine uloge u razvoju svemirske astronomije često su je nazivali “majkom Hubblea”.

Odluka da se nova velika infracrvena misija nazove upravo po Nancy Grace Roman nosi jaku simboliku: teleskop koji će pružiti “100 Hubblea” u smislu širine vidnog polja izravno je povezan s osobom koja je prije više desetljeća gurala ideju prvog velikog svemirskog teleskopa. Misija Roman nastavlja njezinu viziju svemirskih opservatorija koje proizvode ogromne količine podataka otvorenih cijeloj zajednici, od profesionalnih astronoma do građanskih znanstvenika.

Uz NASA-u, u misiji sudjeluju i međunarodni partneri, uključujući Europsku svemirsku agenciju (ESA), francusku agenciju CNES, japansku agenciju JAXA i istraživačke institucije poput Max Planck instituta za astronomiju. Oni pridonose instrumentaciji, kalibracijama, obradi podataka i pripremi znanstvenih programa. Roman je tako i primjer globalne suradnje, u kojoj se znanje, tehnologija i troškovi dijele među više zemalja, s ciljem zajedničkog napretka u razumijevanju svemira.

Što slijedi nakon dovršetka konstrukcije?

Dovršetak konstrukcije 25. studenoga 2025. godine ne znači da je Roman odmah spreman za lansiranje, ali označava prelazak u završnu fazu u kojoj se najveći fokus stavlja na smanjenje rizika. Svaki novi test može otkriti neočekivanu slabost ili nepravilnost – bilo u elektronici, mehanici ili softveru – pa timovi u Goddardu i partnerskim centrima analiziraju rezultate i po potrebi provode korekcije.

Ako sve prođe prema planu, nakon završnih ispitivanja u centru Goddard opservatorij će biti spakiran u posebni transportni kontejner, klimatiziran i zaštićen od vibracija, te prevezen do Kennedyjeva svemirskog centra na Floridi. Tamo ga čeka nova serija provjera u sklopu priprema za integraciju s raketom Falcon Heavy: od testiranja interakcije s raketnim sustavima do “generalne probe” lansiranja, u kojoj se simuliraju svi ključni koraci od brojenja unatrag do odvajanja teleskopa u svemiru.

Lansiranje, kada do njega dođe, samo je početak. Nakon odvajanja od rakete Roman će nekoliko mjeseci provesti u fazi puštanja u pogon: rasklapanju zaštitnih struktura, preciznom fokusiranju optike, kalibraciji instrumenata i prvih testnih promatranja. Tek nakon tog razdoblja, ako se svi sustavi pokažu stabilnima i unutar specifikacija, misija će prijeći u redoviti znanstveni rad, s prvim velikim pregledima neba koji bi trebali započeti unutar prve godine nakon lansiranja.

Za sada, dovršetak konstrukcije i ulazak u završnu fazu testiranja potvrđuju da je Roman na dobrom putu prema lansiranju planiranom najkasnije do svibnja 2027. godine. Ako raspored testova i priprema nastavi ići povoljnim tempom, vrlo je realan scenarij u kojem će svemirski teleskop Nancy Grace Roman već krajem 2026. početi svoje putovanje prema točki L2, spreman da nam u narednim godinama pruži potpuno novi pogled na svemir.