Technik aus Heidelberg soll verborgene Planeten sichtbar machen
Die Nasa startet das Roman-Weltraumteleskop. Präzisionstechnik aus Heidelberg soll Exoplaneten neben millionenfach helleren Sternen sichtbar machen.
Eines von sechs Flugmodellen der Präzisionsausrichtungsmechanismen (PAMs) für das Coronagraph-Instrument (CGI), eine Kamera an Bord des Nancy-Grace-Roman-Weltraumteleskops. Die PAMs positionieren und stabilisieren die optischen Elemente des CGI während der Beobachtungen.
Foto: O. Krause / MPIA
40 Millibogensekunden in acht Stunden: Stärker dürfen sich einige optische Bauteile im neuen Weltraumteleskop Nancy Grace Roman nicht verkippen. Die Präzisionsmechanismen dafür stammen aus Heidelberg. Am Sonntag, 30. August 2026, soll das Nasa-Observatorium mit einer Falcon-Heavy-Rakete von SpaceX ins All starten.
Der Start ist derzeit für frühestens 13:26 Uhr MESZ vom Launch Complex 39A des Kennedy Space Center in Florida vorgesehen. Die Nasa und SpaceX haben die Flugbereitschaft bereits geprüft und Roman für die letzten Startvorbereitungen freigegeben.
Das Teleskop soll mindestens fünf Jahre lang arbeiten. Mit einem 2,4 m großen Hauptspiegel besitzt Roman denselben Spiegeldurchmesser wie Hubble. Sein Hauptinstrument erfasst jedoch mit einer Aufnahme einen mindestens 100-mal größeren Himmelsausschnitt. Damit soll Roman im Laufe der Mission mehr als eine Milliarde Galaxien beobachten.
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Roman soll Milliarden Galaxien vermessen
Eines der großen Forschungsziele ist die Entwicklung des Universums. Roman soll unter anderem untersuchen, wie sich Materie im Kosmos verteilt und warum sich die Expansion des Universums beschleunigt. Dabei geht es um zwei der größten offenen Fragen der modernen Kosmologie: Dunkle Materie und Dunkle Energie.
Für die Untersuchungen nutzt Roman vor allem sein Wide Field Instrument (WFI), eine 288-Megapixel-Nahinfrarotkamera. Sie verbindet eine mit Hubble vergleichbare Auflösung mit einem wesentlich größeren Gesichtsfeld. Messungen von Galaxien, Galaxienhaufen, Gravitationslinsen und weit entfernten Supernovae sollen helfen, die Entwicklung der kosmischen Strukturen zu rekonstruieren.
Wie sich Dunkle Materie über Gravitationslinseneffekte überhaupt kartieren lässt, zeigen bereits Beobachtungen des James-Webb-Teleskops. Erst Anfang 2026 entstand daraus die bislang detailreichste Karte dieser unsichtbaren Materie. ingenieur.de berichtete über die Webb-Messungen und ihre Bedeutung für die kosmische Strukturbildung.
Roman soll solche Untersuchungen auf sehr große Himmelsbereiche ausweiten. Seine Messungen ergänzen unter anderem das ESA-Weltraumteleskop Euclid, das seit 2023 ebenfalls Dunkle Materie und Dunkle Energie untersucht.
Tausende neue Exoplaneten erwartet
Roman ist zugleich eine große Exoplanetenmission. Das WFI soll über längere Zeit rund 100 Mio. Sterne in Richtung des galaktischen Zentrums beobachten. Dabei sucht es nach Gravitations-Mikrolinsenereignissen: Zieht ein Vordergrundstern von der Erde aus gesehen vor einem weiter entfernten Stern vorbei, kann seine Gravitation dessen Licht verstärken. Umkreist den Vordergrundstern ein Planet, hinterlässt auch dieser eine charakteristische Signatur.
Die Nasa rechnet allein mit diesem Verfahren mit rund 2500 Exoplaneten. Zusätzlich können in denselben Daten Planeten auftauchen, die von der Erde aus gesehen vor ihrem Stern vorbeiziehen und dessen Helligkeit kurz verringern.
Roman verfolgt damit einen anderen Ansatz als etwa das europäische Weltraumteleskop PLATO. Dieses soll vor allem über solche Transits nach erdgroßen Planeten bei vergleichsweise nahen Sternen suchen. Auch bei PLATO spielt Technik aus Deutschland eine zentrale Rolle.
Doch Roman hat noch ein zweites Instrument an Bord. Und dort steckt besonders viel Technik aus Heidelberg.
Erster aktiver Koronograf im Weltraum
Das Coronagraph Instrument (CGI) ist keine zweite große Himmelskamera, sondern eine Technologiedemonstration. Es soll erproben, wie sich Exoplaneten direkt neben ihren wesentlich helleren Sternen abbilden lassen.
Koronografen blenden das Licht eines Sterns mit speziellen Masken aus. Hubble und James Webb besitzen bereits solche Instrumente. Bei Roman kommt erstmals im Weltraum ein aktiver Koronograf zum Einsatz.
Der Unterschied liegt in der Optik. Zwei verformbare Spiegel können winzige Fehler im optischen System ausgleichen. Sensoren erfassen störendes Restlicht, anschließend wird die Form der Spiegel angepasst. Dadurch sollen Streulicht und Beugungseffekte weiter zurückgedrängt werden.
Das Jet Propulsion Laboratory gibt als Ziel an, Planeten sichtbar zu machen, die 100 Millionen Mal lichtschwächer als ihr Stern sind. Das wäre eine Verbesserung um den Faktor 100 bis 1000 gegenüber bisherigen weltraumgestützten Koronografen. Roman soll damit unter anderem Jupiter-ähnliche Planeten anhand des von ihnen reflektierten Sternenlichts direkt aufnehmen können.
Sechs Präzisionsmechanismen aus Heidelberg
An der Entwicklung des CGI war das Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg beteiligt. Es ist nach eigenen Angaben der einzige direkte deutsche Partner der NASA bei Roman. Gemeinsam mit dem Unternehmen von Hoerner & Sulger aus Schwetzingen entwickelte und baute das Institut zentrale optomechanische Komponenten.
Dabei handelt es sich um die Precision Alignment Mechanisms (PAMs). Sie positionieren und stabilisieren optische Bauteile wie Spiegel, Filter und Komponenten des Koronografen.
Das MPIA fertigte sechs Flugmodelle für das Teleskop sowie sechs baugleiche Engineering-Modelle für Tests am Boden. Ein Lebensdauermodell absolvierte mehr als 27.000 Stellbewegungen. Das entspricht nach Angaben des Instituts etwa der doppelten Belastung, die ein Flugmodell während Bodentests und Weltraummission zusammen aushalten muss.
Noch anspruchsvoller ist die geforderte Stabilität während einer Beobachtung. Über acht Stunden dürfen die PAMs um höchstens 40 Millibogensekunden verkippen. 3,6 Mio. Millibogensekunden entsprechen einem Grad.
Das MPIA macht die Größenordnung mit einem Vergleich anschaulich: Der Winkel entspricht ungefähr der scheinbaren Größe eines Menschen in Los Angeles, betrachtet aus Heidelberg.
Warum bisher vor allem junge Gasriesen fotografiert werden
Mehr als 6000 Exoplaneten sind inzwischen bestätigt. Die meisten wurden jedoch indirekt entdeckt. Direkte Aufnahmen sind wesentlich schwieriger, weil ein Stern seinen Planeten meist um ein Vielfaches überstrahlt.
Besonders gut funktioniert die direkte Abbildung bislang bei jungen, heißen Gasriesen, die weit von ihrem Zentralstern entfernt kreisen. Ihr Abstand erleichtert die Trennung beider Lichtquellen, und junge Planeten geben noch relativ viel eigene Wärmestrahlung ab.
Das CGI soll den Beobachtungsbereich erweitern. Es ist darauf ausgelegt, auch ältere und kühlere Gasriesen in engeren Umlaufbahnen zu untersuchen. Ein spektroskopischer Modus soll zudem Hinweise auf die Zusammensetzung ihrer Atmosphären liefern.
Roman testet Technik für ein noch größeres Teleskop
Für die Nasa ist der Coronagraph deshalb vor allem ein Schritt zur nächsten Instrumentengeneration. Die bei Roman getesteten Technologien sollen Erkenntnisse für das geplante Habitable Worlds Observatory (HWO) liefern.
Dieses künftige Weltraumteleskop soll eines Tages erdgroße Planeten bei sonnenähnlichen Sternen direkt abbilden und ihre Atmosphären spektroskopisch untersuchen. Dafür muss das Licht des Sterns noch wesentlich stärker unterdrückt werden als bei Roman.
Roman selbst wird nach dem Start zunächst in Richtung des zweiten Sonne-Erde-Lagrangepunkts L2 fliegen, rund 1,5 Mio. km von der Erde entfernt. Dort soll das Observatorium in einem Quasi-Halo-Orbit um L2 arbeiten. Auch James Webb befindet sich in dieser Region.
Quellen
- NASA, 24.08.2026: Starttermin und Ablauf des Starts des Nancy Grace Roman Space Telescope
- NASA Science: Technische Daten, Instrumente, Missionsziele und Quasi-Halo-Orbit um L2
- NASA/JPL: Technik und Leistungsdaten des Coronagraph Instruments
- Max-Planck-Institut für Astronomie, 26.08.2026: Aktuelle Informationen zum Start und zum Heidelberger Beitrag am CGI
- Max-Planck-Institut für Astronomie: Technische Details zu den Precision Alignment Mechanisms, Testprogramm und Stabilitätsanforderungen
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