30 sierpnia 2026 roku z Centrum Kosmicznego im. Kennedy’ego na Florydzie wystartował kosmiczny teleskop Nancy Grace Roman. Rakieta SpaceX Falcon Heavy wyniosła obserwatorium z kompleksu startowego 39A o godzinie 7:26 czasu wschodniego w Stanach Zjednoczonych. Po rozdzieleniu od rakiety, które nastąpiło 31 minut po starcie, Roman rozpoczął około trzymiesięczną podróż do docelowej lokalizacji.
Misja ma dostarczyć szerokiego obrazu nieba i historii kosmosu. Roman będzie obserwował światło widzialne oraz bliską podczerwień, łącząc duże pole widzenia z wysoką jakością obrazu. Dzięki temu nie skupi się wyłącznie na pojedynczych obiektach, lecz będzie szybko przeglądał rozległe obszary nieba. Główne cele to badanie ciemnej energii, ciemnej materii i różnorodności egzoplanet w Drodze Mlecznej.
Dlaczego teleskop poleci do punktu L2
Roman zmierza do drugiego punktu Lagrange’a układu Słońce–Ziemia, oznaczanego jako L2. Znajduje się on prawie 1,5 mln km od Ziemi. Nie jest to miejsce, w którym teleskop pozostanie nieruchomy względem obu ciał. Obserwatorium będzie poruszać się po większej orbicie wokół punktu L2, większej niż orbita Księżyca wokół Ziemi.
Ta lokalizacja ma znaczenie obserwacyjne. Z punktu L2 Roman będzie miał niezakłócony widok na szeroki obszar nieba, obejmujący niemal 12 proc. całej sfery niebieskiej. Podobne rozwiązanie wykorzystują kosmiczne teleskopy Euclid oraz James Webb. Położenie poza bezpośrednim otoczeniem Ziemi ułatwia prowadzenie stabilnych, długotrwałych obserwacji i szybkie kierowanie instrumentów na kolejne fragmenty nieba.
Podróż do L2 wymaga stałej łączności z kontrolą misji. W początkowej fazie lotu Roman korzysta z naziemnych stacji i satelitów przekaźnikowych Near Space Network. Około 70 minut po starcie obsługę łączności przejęła Deep Space Network. Pierwszym wykorzystywanym obiektem tej sieci był kompleks Canberra Deep Space Communication Complex w Australii, a następnie połączenie przekazywano do stacji w Madrycie i Goldstone w Kalifornii. Taki układ pozwala utrzymać kontakt z teleskopem podczas dalszej podróży.
Europejska Agencja Kosmiczna zapewnia dodatkowe wsparcie komunikacyjne. ESA uczestniczyła także w wyposażeniu misji, dostarczając między innymi czujniki gwiazd, baterie oraz detektory dla koronografu. Dane z obserwatorium będzie można pobierać za pośrednictwem 35-metrowej anteny ESA w New Norcia w Australii.
Dwa instrumenty i szeroki przegląd nieba
Roman ma zwierciadło główne o średnicy 2,4 m oraz dwa instrumenty. Podstawowym jest Wide Field Instrument, czyli kamera szerokiego pola widzenia. Ma ona rozdzielczość 300 megapikseli i wykorzystuje 18 detektorów o rozdzielczości 4K. Detektory rejestrują fotony, z których powstają szczegółowe obrazy kosmosu w podczerwieni.
Najważniejszą cechą kamery nie jest tylko liczba pikseli, lecz połączenie szerokiego pola widzenia, jakości obrazu i szybkości pracy. Roman zaprojektowano tak, by przeglądał niebo około tysiąca razy szybciej niż Kosmiczny Teleskop Hubble’a. Stabilna konstrukcja optyczna pozwala mu szybko przechodzić między obserwowanymi obszarami bez konieczności poświęcania znacznej ilości czasu na przerwy między kolejnymi ujęciami.
Takie działanie umożliwi tworzenie map rozmieszczenia galaktyk i badanie tego, jak ich skupiska zmieniały się w przestrzeni oraz w czasie. Kamera będzie także rejestrować światło tysięcy odległych supernowych typu Ia. Astronomowie wykorzystują te obiekty do śledzenia rozszerzania się Wszechświata. Porównanie ich obserwowanych właściwości pozwala badać, jak tempo kosmicznej ekspansji zmieniało się w historii kosmosu.
Drugim urządzeniem jest Coronagraph Instrument, czyli koronograf. W przypadku Romana pełni on przede wszystkim funkcję demonstratora technologii. Instrument ma pokazać rozwiązania, które mogą zostać wykorzystane w przyszłych misjach, między innymi przy obrazowaniu planet podobnych do Ziemi i poszukiwaniu oznak życia poza Układem Słonecznym. Podczas misji Roman ma wykonywać zdjęcia planet podobnych do Jowisza.
Jak obserwacje pomogą badać ciemną energię i materię
Ciemna materia i ciemna energia nie są obserwowane w taki sam sposób jak gwiazdy czy planety. Program Romana opiera się na mierzeniu widocznych skutków ich obecności oraz na badaniu historii kosmicznych struktur. Mapowanie galaktyk pokaże, jak materia układa się w wielkoskalowe skupiska. Obserwacje supernowych typu Ia dostarczą z kolei danych o rozszerzaniu się Wszechświata.
Jednym z kluczowych pytań będzie to, czy ciemna energia jest stała, czy też zmienia się w czasie kosmicznym. Oba wyniki miałyby istotne konsekwencje dla rozumienia Wszechświata. Roman nie ograniczy się więc do sporządzenia katalogu obiektów. Jego przeglądy mają połączyć informacje o ich rozmieszczeniu, odległości i zmianach zachodzących w historii kosmosu.
Duże pole widzenia jest tu równie ważne jak czułość w podczerwieni. Teleskop może obserwować rozległe obszary, a jednocześnie docierać do odległych i słabych źródeł światła. W ten sposób będzie tworzył atlas, który posłuży nie tylko głównym badaniom misji, lecz także wielu innym projektom astronomicznym.
Tysiące nowych światów w Drodze Mlecznej
Drugim głównym kierunkiem badań jest spis planet pozasłonecznych. Roman ma pomóc określić ich rzeczywistą różnorodność w naszej galaktyce i odkryć tysiące nowych światów. Szczególne znaczenie będą miały planety zimne oraz planety swobodnie poruszające się w przestrzeni, niezwiązane grawitacyjnie z gwiazdą. Tego rodzaju obiekty pozostawały dotąd w dużej mierze poza zasięgiem obserwacji.
Koronograf będzie badał możliwości bezpośredniego obrazowania planet podobnych do Jowisza. Jego zadaniem nie jest jeszcze pełne przeprowadzenie poszukiwań życia, lecz sprawdzenie technologii potrzebnej przyszłym obserwatoriom. Wide Field Instrument dostarczy natomiast szerokich obserwacji, które pomogą opisać populację planet w galaktyce.
Przed rozpoczęciem pracy naukowej Roman przejdzie trzy miesiące rozwinięć, kalibracji i testów. Po starcie potwierdzono już rozmieszczenie paneli słonecznych oraz dolnej osłony przeciwsłonecznej instrumentów. W kolejnych etapach mają zostać rozwinięte antena dużego zysku i osłona apertury, a koronograf zostanie uruchomiony. Kilka tygodni po rozpoczęciu podróży aktywowany ma być główny instrument, czyli kamera WFI.
Duża ilość danych i praca po zakończeniu misji
Roman ma przesyłać na Ziemię 1,4 terabajta danych dziennie. Według NASA będzie to najwyższa dotąd szybkość przesyłania danych wśród jej misji astrofizycznych. Takiej ilości informacji nie da się analizować wyłącznie ręcznie. W ich porządkowaniu i wyszukiwaniu istotnych wyników mają pomagać uczenie maszynowe, sztuczna inteligencja oraz naukowcy obywatelscy. Astronomowie będą następnie szczegółowo badać wskazane odkrycia.
NASA przewiduje publikację pierwszych obrazów Romana na początku 2027 roku, po zakończeniu zasadniczej fazy uruchamiania i kalibracji. Operacje naukowe mają potrwać co najmniej pięć lat. Konstrukcja teleskopu została zaplanowana tak, by mógł pracować w przestrzeni kosmicznej jeszcze przez kolejne pięć lat. Ostateczna wartość misji będzie wynikać nie tylko z odpowiedzi na pytania o ciemną energię, ciemną materię i egzoplanety, lecz także z szerokiego zbioru danych dostępnego dla dalszych badań.