Der Roman-Weltraumteleskop könnte deutlich länger funktionieren als die NASA zunächst annahm. Eine hochpräzise erste Bahnkorrektur, gepaart mit anderen Möglichkeiten, Treibstoff zu sparen, könnte die Betriebszeit des Observatoriums nahezu verdreifachen.
Das Design des Raumfahrzeugs umfasst zwei Missionen: einen primären Lauf von fünf Jahren, gefolgt von einer verlängerten Mission von weiteren fünf Jahren, insgesamt ein Treibstoffbudget, das für 10 Jahre Betrieb ausgelegt ist. Da Treibstoff die einzige verbrauchbare Ressource des Raumfahrzeugs ist, kann jedes Kilogramm, das während der Reise erhalten bleibt, zusätzliche Jahre der Datenerfassung für wissenschaftliche Zwecke bedeuten.
Die erste Manöver
Roman führte seinen ersten Schub am 31. August durch und passte damit seinen Kurs auf die endgültige Umlaufbahn des Observatoriums an. Seitdem analysiert das Missionsteam, wie sich das Manöver auf die langfristige Treibstoffbilanz von Roman auswirkt.
Das Manöver übertraf die Erwartungen. Es wurde mit mehr als 99 % Präzision durchgeführt und benötigte weniger als 10 % des dafür vorgesehenen Treibstoffs. Roman verbrauchte etwa 40 Pfund (18 Kilogramm) anstelle der geplanten 441 Pfund (200 Kilogramm).
Die eingesparten Mittel könnten eigenständig rund vier zusätzliche Jahre möglicher Forschungsarbeiten unterstützen.
Zusätzlicher Treibstoff zum Start
Zum Start waren mehr Treibstoffreserven vorhanden als die Planer für notwendig gehalten hatten, und dieser Überschuss half Roman, seine ersten Tage zu überstehen.
Der Treibstoffbedarf des Raumfahrzeugs wurde mit einem vorsichtigen Obergrenzwert von 21.605 Pfund (9.800 Kilogramm) berechnet, doch Roman selbst wog zum Start nur 17.760 Pfund (8.056 Kilogramm).
Das Raumfahrzeug war leichter, sodass es weniger Treibstoff für seine Kurskorrektur benötigte. Dieses reduzierte Gewicht ermöglichte es dem Team, die Treibstofftanks von Roman bis zur Vollauslastung zu befüllen, anstatt nur genügend Treibstoff für die ursprüngliche 10-Jahres-Mission mitzunehmen.
Dieser zusätzliche Treibstoff könnte rund vier weitere Jahre Betrieb unterstützen.
„Die Masse eines Raumfahrzeugs ändert sich während des Konstruktions- und Bauprozesses, daher beziehen wir das Treibstoffbudget auf einen festgelegten Höchstwert, damit wir nicht ins Hintertreffen geraten“, sagte Alison Rao, die für die römische Antriebstechnik bei der NASA Goddard zuständige Projektleiterin. „Wir verfolgen den benötigten Treibstoff anhand der tatsächlichen Masse während der Integration und des Tests, um sicherzustellen, dass wir genügend Spielraum haben. Da die Masse von Roman geringer war als budgetiert, konnten wir die Treibstofftanks bis zu ihrer Kapazität befüllen, anstatt sie nur bis zu dem Umfang zu befüllen, der für die 10-jährige Anforderung erforderlich war.“
Die zweite Kurskorrektur
Die erste Kurskorrektur funktionierte gut für Roman, und dieser Erfolg sollte bedeuten, dass die zweite Korrektur wesentlich kleiner ausfallen kann, was sogar noch mehr Treibstoff spart.
Die Missionscontroller können die nächste Korrektur bis Ende dieses Monats verschieben, da der anfängliche Manöver sein Ziel mit solcher Präzision getroffen hat. Der anstehende Schub wird die verbleibende Energie liefern, die Roman benötigt, um an seinem vorgesehenen Ort anzukommen, bevor es in seine dauerhafte Umlaufbahn um L2 einschwenkt.
L2 ist der Punkt, zu dem Roman unterwegs ist, und es wird voraussichtlich etwa 100 Tage nach dem Start dorthin gelangen, irgendwann im frühen Dezember.
Frühe Berechnungen deuten nun darauf hin, dass die zweite Korrektur und das Einschwenken in die Umlaufbahn jeweils weniger Treibstoff benötigen werden als zunächst geplant. Insgesamt könnten diese Einsparungen die potenzielle Lebensdauer der Mission um etwa vier weitere Jahre verlängern, während gleichzeitig zusätzlicher Treibstoff für weitere wissenschaftliche Operationen übrig bleibt.
Die Umlaufbahn und darüber hinaus
Nachdem Roman seine Position um L2 erreicht hat, erfordert es, es dort zu halten, nur gelegentliche Stationstätigkeitsmanöver in Abständen von etwa 28 Tagen.
Die Zahlen dahinter
Hier die Aufschlüsselung der Treibstoffeinsparungen:
- Erste Kurskorrektur: 40 Pfund verbraucht gegenüber 441 Pfund zugewiesen
- Zusätzlicher Starttreibstoff: Treibstofftanks bis zur Kapazität befüllt aufgrund eines leichteren als budgetierten Raumfahrzeugs
- Geschätzte Gesamteinsparung: Etwa vier zusätzliche Jahre ab der ersten Korrektur, plus vier weitere durch Überfüllung beim Start und vier durch die zweite Korrektur/Orbital-Einschwenkung.
| Manöver | Verbrauchter Treibstoff | Gesparter Treibstoff |
|---|---|---|
| Erste Bahnstabilitätskorrektur | ~40 Pfund | ~401 Pfund |
| Zweite Korrektur und Orbital-Einschwenkung | Unter dem Budget | ~4 Jahre Betriebsdauer |
| Starttreibstoff | Gefüllt bis zur Kapazität | ~4 Jahre Betriebsdauer ) |
Was Dunn sagte )
Die Leitung des NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, hat Jamie Dunn inne, der als Centerdirektor fungiert, wie aus der Aussage hervorgeht: „Als Ergebnis einer exzellenten Planung unseres Teams für die Bahndynamik, brillanter Durchführung durch das Operationsteam und einem präzisen Start von SpaceX hat Roman Treibstoff für mindestens 22 Jahre potenzieller wissenschaftlicher Operationen.“ )
Die Kombination aus einem präzisen ersten Manöver, einem leichteren als erwartet Raumschiff und kleineren als budgetierten Korrekturen bedeutet, dass das Teleskop noch Jahrzehnte über seine ursprüngliche Designlebensdauer hinaus arbeiten könnte. Die Hauptmission des Teleskops war fünf Jahre, gefolgt von einer verlängerten fünfjährigen Periode, aber die neuen Zahlen deuten darauf hin, dass es über 22 Jahre kontinuierlicher Betriebsdauer hinaus laufen könnte. )
Das Ergebnis ist wirklich beeindruckend, wenn man bedenkt, dass die gesamte Lebensdauer des Projekts fast ausschließlich davon abhängt, wie sorgfältig seine Ingenieure eine einzige Ressource verwalten: den Treibstoff in seinen Tanks. )
Die verlängerte Lebensdauer des Teleskops bedeutet, dass Wissenschaftler mehr Zeit haben werden, den Kosmos mithilfe der leistungsstarken Instrumente der Sternwarte zu untersuchen. Die zusätzlichen Jahre bedeuten auch, dass das Teleskop mehr Daten über ein breiteres Spektrum von Fachgebieten sammeln kann, von der Galaxienentstehung bis zur Exoplaneten-Detektion. )
Der genaue Zeitpunkt des SpaceX-Starts hatte einen großen Einfluss auf die Kosteneinsparungen. Da die Flugbahn so präzise war, verbrauchte der erste Korrekturmanöver deutlich weniger Treibstoff als erwartet. )
Die Zahlen sind nicht abstrakt. Sie spiegeln reale Messungen des Treibstoffs wider, den das Raumschiff während seines ersten Manövers verbrannt hat, und der Menge, die sich in seinen Tanks befindet. Seit der ersten Korrektur verfolgt das Missionsteam diese Zahlen sorgfältig, und die Projektionen für die zweite Korrektur und die Umlaufbahninsertion basieren auf derselben sorgfältigen Buchführung. )
Das Fazit )
Eine längere Lebensdauer von Roman bedeutet mehr Beobachtungsstunden, was zu größeren Datenmengen, mehr Entdeckungen und einem weiteren Fortschritt unseres Verständnisses des Universums führt. )
Das Instrument wurde für 10 Jahre gebaut, hält aber dennoch genügend Treibstoff für mindestens 22 Jahre vor, was ein unerwarteter Vorteil für die Forschung ist. Der Grund für diesen Überschuss ist, dass das Raumschiff sein Ziel ohne Probleme erreicht hat. )
„Das Roman-Weltraumteleskop der NASA könnte deutlich länger als geplant halten,” ScienceDaily.
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