Ein um einen Bruchteil eines Haares verschobener Spiegel
Ingenieure, die am Nancy Grace Roman Space Telescope der NASA arbeiten, haben dessen Hauptkamera so präzise fokussiert, dass die Bildqualität fast 30 % besser ist als von der Mission vorhergesagt. Der Eingriff bestand darin, einen Spiegel um etwa ein Sechzehntel der Breite eines menschlichen Haares zu verschieben.
Das Wide Field Instrument des Teleskops wurde im September aktiviert, gefolgt von einer Testkampagne. Die Ingenieure prüften seine 18 Detektoren, von denen jeder etwa so groß ist wie ein Haftnotizzettel, sowie die Elektronik zu deren Auslesung, bevor sie sich dem Elementrad zuwandten – einem rotierenden Karussell aus Filtern und optischen Bauteilen, das auswählt, welche Wellenlängen die Detektoren erreichen.
Test mit eigenen Lichtquellen
Anschließend nutzte das Team das interne Kalibrierungssystem des Instruments, eine Reihe von Leuchtdioden, die von der Erde aus gesteuert werden können, um verschiedene Farben und Helligkeitsstufen zu erzeugen. Indem sie maßen, wie jeder Detektor reagierte, kartierten die Ingenieure Empfindlichkeitsunterschiede über die Fokalebene und berechneten die für saubere Bilder nötigen Korrekturen.
„Alle großflächigen Durchmusterungen von Roman werden auf dem Wide Field Instrument beruhen“, sagte Dave Hickey, Systemingenieur für das Wide Field Instrument am Goddard Space Flight Center der NASA in Maryland. „Viele der Hauptziele der Mission, etwa die Erforschung dunkler Materie und dunkler Energie, wären ohne es nicht möglich, daher ist es sowohl aufregend als auch eine große Erleichterung zu sehen, dass es gut funktioniert.“
Was die zusätzliche Schärfe bringt
Roman ist dafür gebaut, große Himmelsareale wiederholt zu durchmustern und so ein Bild davon zu erstellen, wie Galaxien und dunkle Materie verteilt sind und wie sich die Expansion des Universums über die Zeit verändert hat. Schärfere Bilder ermöglichen es Astronomen, die Formen ferner Galaxien genauer zu vermessen – so wird der schwache Gravitationslinseneffekt kartiert.
Eine Verbesserung der Bildqualität um 30 % ist für diese Arbeit keine kleine Marge. Die Signale des schwachen Linseneffekts sind subtil, und Fehler bei der Formmessung schlagen direkt auf Schätzungen der dunklen Energie durch. Bessere Optik bedeutet weniger Korrektur in der Software und mehr Vertrauen in das Ergebnis.
Das weite Gesichtsfeld ist der Kern der Mission. Während andere Teleskope Himmelsabdeckung gegen Tiefe eintauschen, ist Roman darauf ausgelegt, große Bereiche immer wieder zu erfassen, sodass seltene Ereignisse und langsame Veränderungen sichtbar werden. Dieser Plan funktioniert nur, wenn die Optik ihre Präzision über das gesamte Feld hält – genau das prüfte die Ausrichtungskampagne.