Telescópio Espacial Nancy Grace Roman - Nancy Grace Roman Space Telescope

Telescópio Espacial Nancy Grace Roman
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Modelo renderizado do Telescópio Espacial Romano em maio de 2020
Nomes
Telescópio Espacial Romano Romano Telescópio
de pesquisa infravermelho de campo amplo (WFIRST)
Missão Conjunta de Energia Escura (JDEM)
Tipo de missão Telescópio espacial infravermelho
Operador NASA  / JPL  / GSFC
Local na rede Internet http://roman.gsfc.nasa.gov/
Duração da missão 5 anos (planejado)
Propriedades da espaçonave
Fabricante Centro de vôo espacial Goddard da NASA
Massa de lançamento 4.166 kg (9.184 lb)
Massa seca 4.059 kg (8.949 lb)
Massa de carga útil 2.191 kg (4.830 lb)
Poder 2500 watts
Início da missão
Data de lançamento O mais tardar em maio de 2027
Foguete Veículo de lançamento comercial
Local de lançamento Cabo Canaveral
Parâmetros orbitais
Sistema de referência Órbita Sol-Terra L 2
Regime Halo orbit
Altitude do perigeu 188.420 km (117.080 mi)
Altitude de apogeu 806.756 km (501.295 mi)
Telescópio principal
Modelo Anastigmat de três espelhos
Diâmetro 2,4 m (7 pés 10 pol.)
Razão focal f / 7,9
Comprimentos de onda Infravermelho próximo , luz visível
Transponders
Banda Banda S (suporte TT&C)
Banda Ka (aquisição de dados)
Largura de banda Duplex de poucos kbit / s (banda S)
290 Mbit / s (banda Ka)
Instrumentos
Wide-Field Instrument (WFI)
Coronagraph Instrument (CGI)
 
Esta visualização segue o Telescópio Espacial Romano em sua trajetória até o ponto Lagrange Sol-Terra L2.

A Graça telescópio espacial Roman Nancy (abreviado como Roman ou o telescópio espacial Roman , e anteriormente o Survey Telescope infravermelho Wide-campo ou WFIRST ) é um NASA infravermelha do telescópio espacial atualmente em desenvolvimento. Roman foi recomendado em 2010 pelo comitê Decadal Survey do National Research Council dos Estados Unidos como a principal prioridade para a próxima década da astronomia. Em 17 de fevereiro de 2016, o WFIRST foi aprovado para desenvolvimento e lançamento.

O Telescópio Espacial Romano é baseado em um espelho primário de campo de visão de 2,4 m de largura existente e carregará dois instrumentos científicos. O Wide-Field Instrument (WFI) é uma câmera multibanda de 300,8 megapixels visível e infravermelho próximo , proporcionando uma nitidez de imagens comparável à obtida pelo Hubble Space Telescope (HST) em um campo de visão de 0,28 graus quadrados, 100 vezes maior do que as câmeras de imagem no HST. O Coronagraphic Instrument (CGI) é uma câmera e espectrômetro de alto contraste e pequeno campo de visão que cobre comprimentos de onda visíveis e infravermelhos usando uma nova tecnologia de supressão de luz estelar.

O projeto do Telescópio Espacial Romano tem herança para vários projetos propostos para a Missão Conjunta de Energia Escura (JDEM) entre a NASA e o Departamento de Energia (DOE). Roman adiciona alguns recursos extras às propostas originais do JDEM, incluindo uma busca por planetas extra-solares usando microlente gravitacional . Em sua encarnação atual (2015), uma grande fração de sua missão principal será focada em sondar a história da expansão do Universo e o crescimento da estrutura cósmica com vários métodos em faixas de redshift sobrepostas, com o objetivo de medir com precisão os efeitos do escuro energia , a consistência da relatividade geral e a curvatura do espaço-tempo .

Em 2018 e 2020, houve tentativas por parte da administração Trump e da NASA de reduzir ou encerrar o orçamento para o WFIRST, em parte por causa dos estouros de custo do Telescópio Espacial James Webb . No entanto, o Congresso incluiu algum financiamento. Em 2 de março de 2020, a NASA anunciou que havia aprovado o WFIRST para prosseguir com a implementação, com um custo de desenvolvimento esperado de US $ 3,2 bilhões e um custo total máximo de US $ 3,934 bilhões, incluindo o coronógrafo e cinco anos de operações científicas de missão.

Em 20 de maio de 2020, o administrador da NASA Jim Bridenstine anunciou que a missão seria chamada de Telescópio Espacial Romano Nancy Grace em reconhecimento ao papel fundamental do ex-Chefe de Astronomia da NASA no campo da astronomia espacial .

Em 31 de março de 2021, o Escritório do Inspetor Geral da NASA (OIG) divulgou um relatório que afirmava que o desenvolvimento do Telescópio Espacial Nancy Grace Roman havia sido afetado pela pandemia COVID-19 , que atingiu os Estados Unidos durante um período particularmente importante no desenvolvimento do telescópio. A NASA espera um impacto total de US $ 400 milhões devido à pandemia e seu efeito sobre os subcontratados do projeto. Em 29 de setembro de 2021, a NASA anunciou que Roman havia passado em sua Critical Design Review (CDR) e que, com os impactos previstos das interrupções do COVID-19, a data de lançamento seria o mais tardar em maio de 2027.

Desenvolvimento da missão

O projeto original de Roman, chamado WFIRST Design Reference Mission 1, foi estudado em 2011-2012, apresentando um telescópio anastigmat de três espelhos desobstruído com 1,3 m de diâmetro . Continha um único instrumento, um espectrômetro de imagem / prisma sem fenda visível ao infravermelho próximo.

Em 2012, outra possibilidade surgiu: a NASA poderia usar um telescópio de segunda mão do National Reconnaissance Office (NRO) feito pela Harris Corporation para cumprir uma missão como a planejada para Roman. O NRO se ofereceu para doar dois telescópios , do mesmo tamanho do Telescópio Espacial Hubble, mas com uma distância focal menor e, portanto, um campo de visão mais amplo . Isso proporcionou um impulso político importante para o projeto, embora o telescópio represente apenas uma modesta fração do custo da missão e as condições de contorno do projeto do NRO podem empurrar o custo total sobre o de um novo projeto. Este conceito de missão, denominado WFIRST-AFTA (Astrophysics Focused Telescope Assets), foi amadurecido por uma equipe técnica e científica; esta missão é agora o único plano atual da NASA para o uso dos telescópios NRO. O design da linha de base romana inclui um coronógrafo para permitir a imagem direta de exoplanetas .

Várias implementações do WFIRST / Roman foram estudadas (incluindo a configuração Joint Dark Energy Mission -Omega, uma missão de referência de projeto provisória com um telescópio de 1,3 m, a missão de referência de projeto 1 com um telescópio de 1,3 m, a missão de referência de projeto 2, com um telescópio de 1,1 m e várias iterações da configuração AFTA 2,4 m). No relatório mais recente, Roman foi considerado para as órbitas geossíncronas e L2 . O Apêndice C documenta a desvantagem de L2 versus geosíncrono na taxa de dados e propelente, mas as vantagens para restrições de observação aprimoradas, melhor estabilidade térmica e ambiente de radiação mais benigno em L2. Alguns casos científicos (como a paralaxe de microlente de exoplanetas) são aprimorados em L2, e a possibilidade de manutenção robótica em qualquer um dos locais requer um estudo mais aprofundado.

O projeto é liderado por uma equipe do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland . O cientista do Projeto para Roman desde seu início até sua morte em 2017 foi Neil Gehrels , que foi sucedido por Jeffrey Kruk, seguido em agosto de 2020 por Julie McEnery . O gerente do projeto é Jamie Dunn, que sucedeu Kevin Grady no final de 2018. O cientista do programa é Dominic Benford, e o executivo do programa é John Gagosian. O Formulation Science Working Group é presidido pelo cientista do projeto, juntamente com os vice-presidentes David Spergel e Jeremy Kasdin .

Em 30 de novembro de 2018, a NASA anunciou que havia assinado um contrato para o telescópio. Isso foi feito para uma parte chamada Montagem do Telescópio Óptico ou OTA, e vai até 2025. Isso ocorre em conjunto com o Centro de Voo Espacial Goddard, para o qual o OTA está planejado para entrega como parte deste contrato.

Uma descrição de fevereiro de 2019 das capacidades da missão está disponível em um white paper publicado por membros da equipe romana.

Objetivos de ciência

Uma apresentação do Telescópio Espacial Romano por Jason Rhodes na Conferência da Sociedade Astronômica Americana de 2020

Os objetivos científicos de Roman visam abordar questões de ponta em cosmologia e pesquisa de exoplanetas , incluindo:

  • Respondendo a perguntas básicas sobre energia escura , complementar à missão EUCLID da Agência Espacial Européia (ESA) , e incluindo: A aceleração cósmica é causada por um novo componente de energia ou pela quebra da relatividade geral em escalas cosmológicas? Se a causa é um novo componente de energia, sua densidade de energia é constante no espaço e no tempo ou evoluiu ao longo da história do universo ? Roman usará três técnicas independentes para sondar a energia escura: oscilações acústicas bárions , observações de supernovas distantes , lentes gravitacionais fracas .
  • Concluir um censo de exoplanetas para ajudar a responder novas perguntas sobre o potencial de vida no universo : Quão comuns são sistemas solares como o nosso? Que tipo de planetas existem nas regiões frias e externas dos sistemas planetários? - O que determina a habitabilidade de mundos semelhantes à Terra? Este censo faz uso de uma técnica que pode localizar exoplanetas com uma massa apenas algumas vezes maior que a da Lua: a microlente gravitacional . O censo incluiria também uma amostra de planetas flutuando livremente com massas provavelmente até a massa de Marte .
  • Estabelecer um modo de investigador convidado, permitindo que as investigações de pesquisa respondam a diversas perguntas sobre nossa galáxia e o universo.
  • Fornecendo um coronógrafo para imagens diretas de exoplanetas que fornecerá as primeiras imagens diretas e espectros de planetas em torno de nossos vizinhos mais próximos, semelhantes aos nossos próprios planetas gigantes.

Roman terá dois instrumentos:

  • O Wide-Field Instrument (WFI) é uma câmera de 300,8 megapixels que fornece imagens de várias bandas visíveis a infravermelho próximo (0,48 a 2,0 micrômetros) usando uma banda larga e seis filtros de banda estreita. Uma matriz de plano focal baseada em HgCdTe captura um campo de visão de 0,28 graus quadrados com uma escala de pixel de 110 miliarcsegundos. O conjunto de detectores é composto por 18 detectores H4RG-10 fornecidos pela Teledyne . Ele também carrega conjuntos de grisma de alta dispersão e prisma de baixa dispersão para espectroscopia de campo amplo sem fenda .
  • O segundo instrumento é um coronógrafo de alto contraste cobrindo comprimentos de onda mais curtos (0,5 a 0,8 micrômetros) usando tecnologia de supressão de luz estelar de espelho deformável duplo. Pretende-se atingir uma supressão de parte por bilhão da luz das estrelas para permitir a detecção e espectroscopia de planetas a uma distância de até 0,15 segundos de arco de suas estrelas hospedeiras.

Histórico e status de financiamento

Shawn Domagal-Goldman fazendo uma apresentação sobre o Telescópio Espacial Romano.

No ano fiscal de 2014, o Congresso forneceu US $ 56 milhões para Roman, e em 2015 o Congresso forneceu US $ 50 milhões. O projeto de lei de gastos do ano fiscal de 2016 forneceu US $ 90 milhões para Roman, muito acima do pedido da NASA de US $ 14 milhões, permitindo que a missão entre na "fase de formulação" em fevereiro de 2016. Em 18 de fevereiro de 2016, a NASA anunciou que Roman havia se tornado formalmente um projeto (em oposição a um estudo), o que significa que a agência pretende realizar a missão conforme a linha de base; naquela época, a parte "AFTA" do nome foi abandonada, pois apenas essa abordagem está sendo seguida. Roman está planejando um lançamento em meados da década de 2020. O custo total de Roman naquele ponto era estimado em mais de US $ 2 bilhões; A estimativa do orçamento da NASA para 2015 foi de cerca de US $ 2,0 bilhões em dólares de 2010, o que corresponde a cerca de US $ 2,7 bilhões em dólares do ano real (ajustados pela inflação). Em abril de 2017, a NASA comissionou uma revisão independente do projeto para garantir que o escopo e o custo da missão fossem compreendidos e alinhados. A revisão reconheceu que Roman oferece "recursos de pesquisa inovadores e sem precedentes para energia escura , exoplaneta e astrofísica geral ", mas direcionou a missão de "reduzir o custo e a complexidade o suficiente para ter uma estimativa de custo consistente com a meta de custo de US $ 3,2 bilhões definida no início da Fase B ". A NASA anunciou as reduções tomadas em resposta a esta recomendação, e que Roman continuaria com a revisão do projeto da missão em fevereiro de 2018 e começaria a Fase B em abril de 2018. A NASA confirmou que as mudanças feitas no projeto reduziram seu custo de ciclo de vida estimado para os EUA $ 3,2 bilhões e que a decisão da Fase B estava prestes a começar em 11 de abril de 2018.

O orçamento proposto para o AF2019 da administração Trump teria atrasado o financiamento do Roman (então chamado WFIRST), citando prioridades mais altas dentro da NASA e o custo crescente deste telescópio. O esvaziamento proposto do projeto foi recebido com críticas por astrônomos profissionais, que observaram que a comunidade astronômica americana classificou Roman como a missão espacial de maior prioridade para a década de 2020 na Pesquisa Decadal de 2010 . A American Astronomical Society expressou "séria preocupação" sobre o esvaziamento proposto e observou que o custo estimado do ciclo de vida de Roman não mudou nos dois anos anteriores. No entanto, em 22-23 de março de 2018, o Congresso aprovou um orçamento romano FY18 superior ao pedido de orçamento do governo para aquele ano e declarou que o Congresso "rejeita o cancelamento das prioridades científicas recomendadas pelo processo de pesquisa decadal da Academia Nacional de Ciências", e mais instruiu a NASA a desenvolver novas estimativas dos custos de desenvolvimento total e anual de Roman. Mais tarde, o presidente anunciou que assinou o projeto de lei em 23 de março de 2018. A NASA foi financiada por meio de um projeto de lei de apropriações do ano fiscal de 2019 em 15 de fevereiro de 2019, com US $ 312 milhões para Roman, rejeitando o pedido de orçamento do presidente e reafirmando o desejo de conclusão de Roman com um orçamento de planejamento de US $ 3,2 bilhões.

Mais uma vez, a administração Trump propôs retirar o financiamento do Roman (então chamado de WFIRST) em sua proposta de orçamento para o ano fiscal de 2020 ao Congresso. Em depoimento em 27 de março de 2019, o administrador da NASA Jim Bridenstine deu a entender que a NASA continuaria romana após o telescópio espacial James Webb , afirmando que "WFIRST será uma missão crítica quando James Webb estiver em órbita". Em uma apresentação de 26 de março de 2019 ao Comitê de Astronomia e Astrofísica das Academias Nacionais , o Diretor da Divisão de Astrofísica da NASA, Paul Hertz, afirmou que Roman "está mantendo seu custo de US $ 3,2 bilhões por enquanto ... Precisamos de US $ 542 milhões no FY2020 para permanecer acompanhar". Naquela época, foi declarado que Roman realizaria sua Revisão de Projeto Preliminar (PDR) para a missão geral em outubro de 2019, seguida por uma confirmação formal da missão no início de 2020.

A NASA anunciou a conclusão do Preliminary Design Review (PDR) em 1 de novembro de 2019, mas avisou que embora a missão permanecesse no caminho para uma data de lançamento de 2025, deficiências na proposta de orçamento do Senado para o ano fiscal de 2020 para Roman ameaçavam atrasá-la ainda mais.

Em 2 de março de 2020, a NASA anunciou que havia aprovado o WFIRST para prosseguir com a implementação, com um custo de desenvolvimento esperado de US $ 3,2 bilhões e um custo total máximo de US $ 3,934 bilhões, incluindo o coronógrafo e cinco anos de operações científicas de missão.

Em 20 de maio de 2020, o administrador da NASA Jim Bridenstine anunciou que a missão seria chamada de Telescópio Espacial Romano Nancy Grace em reconhecimento ao papel fundamental do ex-Chefe de Astronomia da NASA no campo da astronomia espacial .

Em 29 de setembro de 2021, a NASA anunciou que Roman havia passado com sucesso em sua Critical Design Review (CDR) e que, com a fabricação do hardware de voo concluída em 2024 seguida pela integração da missão, a data de lançamento seria o mais tardar em maio de 2027.

Instituições, parcerias e contratos

O escritório do projeto Roman está localizado no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland , e é responsável pelo gerenciamento geral do projeto. O GSFC também lidera o desenvolvimento do Wide-Field Instrument, da espaçonave e do telescópio. O instrumento Coronagraphic está sendo desenvolvido no Jet Propulsion Laboratory da NASA em Pasadena, Califórnia . As atividades de apoio científico para Roman são compartilhadas entre o Space Telescope Science Institute ( Baltimore, Maryland ), que é o Science Operations Center; o Centro de Análise e Processamento de Infravermelho , Pasadena, Califórnia; e GSFC .

Quatro agências espaciais internacionais, nomeadamente a agência espacial francesa CNES , o German Aerospace Centre (DLR), a European Space Agency (ESA) e a Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) estão atualmente em discussão com a NASA para fornecer vários componentes e apoio científico a Roman. A NASA manifestou interesse nas contribuições da ESA para a nave espacial, coronógrafo e suporte de estação terrestre. Para o instrumento coronógrafo, as contribuições da Europa e do Japão estão sendo discutidas. A contribuição da Alemanha do Instituto Max Planck para a Astronomia está sob consideração, nomeadamente as rodas de filtro para a máscara de bloqueio de estrela dentro do coronógrafo. A agência espacial japonesa JAXA está propondo adicionar um módulo de polarização para o coronógrafo, além de um compensador de polarização. Uma capacidade de polarimetria precisa em Roman pode fortalecer o caso científico de exoplanetas e discos planetários , o que mostra polarização. Além dessas parcerias potenciais, a Austrália ofereceu contribuições de estações terrestres para a missão.

Em maio de 2018, a NASA concedeu um contrato plurianual à Ball Aerospace para fornecer componentes-chave (o WFI Opto-Mechanical Assembly) para o Wide-Field Instrument on Roman. Em junho de 2018, a NASA fechou um contrato com a Teledyne Scientific and Imaging para fornecer os detectores infravermelhos para o Wide-Field Instrument. Em 30 de novembro de 2018, a NASA anunciou que havia concedido o contrato de Montagem do Telescópio Óptico para a Harris Corporation de Rochester, Nova York .

Veja também

Referências

links externos