Ten teleskop kosztował 4 mld dol. Pokazali pierwsze zdjęcie

Kosmiczny aparat 300 Mpix właśnie otworzył oczy. NASA uruchomiła najważniejszy instrument teleskopu Roman.

Przyzwyczailiśmy się już do spektakularnych zdjęć z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Jednak kolejne wielkie obserwatorium NASA dopiero się rozkręca. I właśnie wykonali jeden z najważniejszych kroków na drodze do rozpoczęcia prawdziwej pracy. Teleskop Nancy Grace Roman uruchomił swój główny instrument naukowy, a przy okazji inżynierowie sprawdzili również działanie niezwykle ambitnego koronografu, który ma pomóc w bezpośrednim fotografowaniu planet krążących wokół innych gwiazd.

Roman ma być czymś więcej niż następcą Hubble’a

Kosmiczny Teleskop Nancy Grace Roman od początku był projektowany jako maszyna do wielkoskalowego mapowania wszechświata. jeżeli James Webb jest niczym precyzyjny teleskopowy zoom, pozwalający zaglądać w najdalsze zakamarki kosmosu, to Roman ma działać bardziej jak ultraszerokokątny obiektyw.

NASA przypomina, iż jego główny instrument, Wide Field Instrument (WFI), wyposażono w kamerę podczerwoną o rozdzielczości 300 megapikseli. Każde zdjęcie obejmie fragment nieba większy od pozornych rozmiarów pełni Księżyca, zachowując jednocześnie ostrość kojarzoną z teleskopami klasy Hubble’a.

To właśnie ta kombinacja ogromnego pola widzenia i wysokiej rozdzielczości ma stanowić największą siłę projektu. Roman będzie przeszukiwał kosmos w tempie niedostępnym dla wcześniejszych obserwatoriów, pomagając astronomom badać ciemną energię, rozkład materii we wszechświecie oraz planety pozasłoneczne.

W świecie elektroniki łatwo zrozumieć tę różnicę. Można porównać ją do sytuacji, w której jeden aparat oferuje fenomenalny teleobiektyw, ale fotografuje stosunkowo niewielki fragment sceny, a drugi jednocześnie zapewnia ogromną rozdzielczość i szeroki kadr. To właśnie tę drugą rolę ma pełnić Roman.

Uruchomienie kamery było bardziej skomplikowane, niż mogłoby się wydawać

Oczywiście nie wystarczyło po prostu nacisnąć przycisku zasilania. Przed aktywacją instrument musiał przejść kilkunastodniowy proces osuszania i dekontaminacji. Detektory utrzymywano początkowo w temperaturze około minus 65 stopni Celsjusza. Dopiero później wyłączono grzałki i rozpoczęto schładzanie do temperatur roboczych. Następnie uruchomiono 18 podczerwonych detektorów, których łączna powierzchnia światłoczuła jest porównywalna z powierzchnią ekranu laptopa.

Potem przyszła kolej na testy kolejnych elementów. Inżynierowie sprawdzali system kalibracyjny, koło optyczne zawierające filtry i pryzmaty oraz mechanizm ustawiania ostrości. Szczególnie interesująco brzmi test przeprowadzany po raz pierwszy w warunkach mikrograwitacji. Na Ziemi choćby najbardziej zaawansowane symulacje nie są w stanie idealnie odwzorować środowiska pracy teleskopu znajdującego się miliony kilometrów od naszej planety. Dobra wiadomość jest taka, iż wszystkie kontrole zakończyły się sukcesem.

Pierwsze zdjęcie wygląda… źle. I dokładnie tak miało wyglądać

Jeżeli ktoś spodziewał się kolejnej pocztówki z kosmosu to może poczuć lekkie rozczarowanie. Zdjęcie przedstawia rozmyte, przypominające pączki punkty światła rozsiane po kadrze. Nie wygląda to jak materiał godny nagłówków. Ale właśnie o to chodzi.

To pierwsze fotony gwiazd zarejestrowane przez instrument WFI. W chwili wykonania zdjęcia układ optyczny nie był jeszcze poprawnie skonfigurowany i wyostrzony. Astronomowie traktują ten obraz jako punkt odniesienia do dalszej kalibracji. W nadchodzących miesiącach teleskop będzie precyzyjnie stroił optykę, aż punkty światła zamienią się w idealnie ostre gwiazdy.

To zdjęcie testowe zarejestrowało pierwsze fotony światła gwiazd, które dotarły do ​​instrumentu Wide Field Instrument (WFI) na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Nancy Grace Roman

Każdy, kto bawił się kiedyś astrofotografią albo próbował skolimować teleskop, doskonale rozumie tę sytuację. Pierwszy obraz po uruchomieniu sprzętu bardzo rzadko wygląda imponująco. Najważniejsze jest potwierdzenie, iż układ optyczny działa zgodnie z przewidywaniami.

Prawdziwą gwiazdą programu może okazać się koronograf

Aktywacja głównej kamery była najważniejszym wydarzeniem, ale równie interesujące informacje napłynęły z zespołu odpowiedzialnego za koronograf. To jeden z najbardziej zaawansowanych technologicznie eksperymentów, jakie kiedykolwiek wysłano w kosmos. Zadanie koronografu można sprowadzić do pozornie prostego celu: zasłonić światło gwiazdy, aby dostrzec znajdującą się obok planetę.

Brzmi łatwo, ale problem jest gigantyczny. Różnica jasności między gwiazdą a orbitującą wokół niej planetą potrafi być tak ogromna, jak próba dostrzeżenia świetlika krążącego obok reflektora stadionowego.

NASA wykorzystuje do tego zestaw niezwykle precyzyjnych masek optycznych, czujników oraz deformowalnych luster, które aktywnie korygują zniekształcenia światła. Celem jest demonstracja najbardziej zaawansowanych technologii bezpośredniego obrazowania egzoplanet, jakie kiedykolwiek znalazły się w przestrzeni kosmicznej.

Maski typu „shaped pupil” – każda o rozmiarze ćwierćdolarówki – stosowane w koronografie Kosmicznego Teleskopu Nancy Grace Roman. Modyfikują obraz dyfrakcyjny światła gwiazd, blokując oślepiający blask i umożliwiając obserwację słabych obszarów wokół gwiazd

W czasie ostatnich testów inżynierowie potwierdzili działanie elektroniki, systemów sterowania, kamer, mechanizmów optycznych i kontroli temperatury. Sam koronograf przechodzi w tej chwili długi proces dekontaminacji, który ma potrwać około 30 dni.

Najciekawsze zdjęcia dopiero przed nami

Warto zachować tutaj odrobinę cierpliwości. Roman nie zacznie od razu produkować materiałów, które trafią na tapety komputerów i telefonów. Teleskop przez cały czas zmierza do punktu L2 układu Ziemia-Słońce, czyli jednego z tzw. punktów libracyjnych oddalonego o około 1,5 mln km od naszej planety. Cały proces uruchamiania i kalibracji potrwa jeszcze wiele miesięcy. NASA zakłada, iż pierwsze obrazy naukowe zostaną opublikowane na początku 2027 r.

I właśnie wtedy będzie można naprawdę ocenić możliwości nowego obserwatorium.

Na razie Roman zrobił coś znacznie ważniejszego od efektownego zdjęcia. Udowodnił, iż jego najważniejsze instrumenty działają w kosmosie tak, jak zakładali ich konstruktorzy. A jeżeli wszystko pójdzie zgodnie z planem to za kilka miesięcy możemy dostać teleskop, który nie tyle zastąpi Jamesa Webba, ile uzupełni go w sposób, o którym astronomowie marzyli od lat. Dzięki temu zamiast oglądać pojedyncze kosmiczne cuda, zaczniemy oglądać całe ich oceany.