NASA-in svemirski teleskop Nancy Grace Roman kreće prema svojoj udaljenoj promatračkoj poziciji po toliko preciznoj putanji da inženjeri procjenjuju kako će zalihe goriva u letjelici trajati dvostruko dulje od prvotno očekivanog, kažu iz agencije.

Dizajneri 4,3 milijarde dolara vrijednog opservatorija prvotno su planirali napuniti četiri spremnika dovoljno goriva za najmanje pet godina rada, uz mogućnost produljenja misije za još pet godina, što je bila konzervativna procjena. NASA-ini stručnjaci znali su da će precizno lansiranje i savršeno izveden prvi manevar korekcije putanje nakon lansiranja ostaviti značajne zalihe goriva.

'Zahvaljujući izvanrednom planiranju našeg tima za orbitalnu dinamiku, briljantnoj izvedbi operativnog tima i preciznom lansiranju SpaceX-a, Roman ima goriva za najmanje 22 godine potencijalnih znanstvenih operacija', rekao je Jamie Dunn, direktor NASA-ina Centra za svemirske letove Goddard.

Sličan produžetak očekivanog životnog vijeka dobio je i teleskop James Webb nakon vrlo preciznog lansiranja raketom Ariane 5 2021. godine.

Lansiranje s preciznošću u milimetar

Roman je lansiran 30. kolovoza iz NASA-inog Kennedy Space Centera na Floridi raketom SpaceX Falcon Heavy, čime je započela misija čiji je cilj proširiti naš pogled na svemir. Njegov teleskop i znanstveni instrumenti pružat će slike neba u istoj rezoluciji kao Hubble, ali sa 100 puta većim vidnim poljem. Hubbleu bi trebalo cijelo stoljeće da promatra područje koje će Roman obuhvatiti za samo mjesec dana

Astronomi se nadaju da će Romanov široki pogled donijeti nove spoznaje o najvećim strukturama u svemiru. Njegov Wide Field Instrument opremljen je s 18 detektora bliskog infracrvenog područja i stvarat će slike usporedive s onima koje bi proizvela kamera od 300 megapiksela.

Veliko vidno polje Romanu će omogućiti kartiranje galaktičkih skupova, kao i vlakana materije i tamne tvari koja se protežu kroz svemir. Takvo mapiranje velikog dijela neba moglo bi pomoći astronomima u proučavanju prirode tamne energije, naziva koji znanstvenici koriste za tajanstvenu silu odgovornu za ubrzano širenje svemira.

Falcon Heavy je oslobodio Roman na putanji koja će teleskop odvesti približno 1,6 milijuna kilometara od Zemlje. Ondje će ući u takozvanu kvazihalo orbitu oko Lagrangeove točke L2 sustava Sunce–Zemlja, na kojoj kombinacija gravitacijskih i orbitalnih učinaka omogućuje letjelici da uz relativno malo goriva zadrži položaj u odnosu na Zemlju i Sunce

Do L2 će Romanu trebati oko tri mjeseca

Lansiranje je bilo toliko precizno da je prvi veliki manevar Romanovih potisnika, izveden samo jedan dan nakon početka misije, potrošio svega 18 kilograma hidrazina. Prije lansiranja za taj je manevar bilo predviđeno čak 200 kilograma goriva.

'Zahvaljujem SpaceX-u što nas je postavio točno na sredinu putanje. To će nam pomoći u dugotrajnom radu, u tome koliko dugo možemo ostati na L2, kao i u našim mogućnostima pozicioniranja', rekao je Amit Kshatriya, NASA-in pomoćnik administratora.

Roman je lansiran devet mjeseci prije roka koji je NASA odredila tijekom potvrde misije 2020. godine. Također je bio lakši nego što se prvotno planiralo. Obje su stvari prilično neuobičajene za NASA-ine znanstvene misije. Konačna masa opservatorija iznosila je 8.056 kilograma, približno dvije tone manje od maksimalno dopuštene mase. Zahvaljujući tome, zemaljske ekipe u Kennedy Space Centeru mogle su u Romanove spremnike natočiti 290 galona hidrazina, više nego što su inženjeri predviđali u ranoj fazi razvoja misije.

Hidrazin, piše Ars Technica, pokreće 24 potisnika raspoređena oko vanjskog dijela opservatorija. U trenutku lansiranja potpuno napunjen Roman imao je masu od 9.173,5 kilograma, što je i dalje bilo oko pola tone ispod dopuštene granice. Osim što je omogućila više goriva, manja masa značila je i da potisnici nisu morali raditi toliko dugo tijekom korekcije putanje dan nakon lansiranja.

'Masa svemirske letjelice mijenja se tijekom procesa projektiranja i izgradnje, pa proračun goriva temeljimo na određenoj maksimalnoj vrijednosti kako ne bismo ostali bez goriva', rekla je Alison Rao, voditeljica pogonskog sustava Romana u NASA-inom centru Goddard.

'Također pratimo potrebnu količinu goriva na temelju stvarne mase tijekom integracije i testiranja kako bismo imali rezervu. Budući da je Roman bio lakši nego što smo predvidjeli, spremnike goriva mogli smo napuniti do kraja umjesto da ih punimo samo onoliko koliko je potrebno za desetogodišnju misiju.'

Druga korekcija putanje, planirana za kasnije ovog mjeseca, pružit će Romanu posljednji mali poticaj potreban za manevar kojim će početkom prosinca prijeći u konačnu orbitu oko L2. 'Prema projekcijama, oba će manevara potrošiti manje goriva nego što je planirano, što bi potencijalno moglo ostaviti još više goriva za buduća znanstvena istraživanja', objavila je NASA.

Romanovi potisnici izvodit će dodatne korekcije položaja otprilike svakih 28 dana. Pogonski sustav također će se povremeno koristiti za pražnjenje momenta iz šest reakcijskih kotača koji inače kontroliraju usmjerenje teleskopa.

Punjenje gorivom zasad odgođeno

Izvanredna ušteda goriva smanjuje vjerojatnost da će NASA u skorije vrijeme morati poslati misiju za ponovno punjenje satelita. Gorivo će vjerojatno biti resurs koji će najviše ograničavati životni vijek opservatorija, zbog čega je NASA još u ranoj fazi razvoja postavila zahtjev da letjelica bude sposobna za ponovno punjenje gorivom.

NASA je već servisirala svemirske teleskope. Astronauti su tijekom pet misija Space Shuttlea posjetili Hubble kako bi obavljali različite zadatke, uključujući popravak problema s optikom teleskopa, održavanje te ugradnju naprednijih znanstvenih instrumenata.

Hubble, podsjećamo, nema vlastiti pogonski sustav, pa su Space Shuttleovi tijekom posjeta također podizali njegovu orbitu oko Zemlje.

NASA je Roman pripremila za potencijalnu bespilotnu servisnu misiju. Na donju stranu teleskopa ugrađen je prihvatni element za robotsko hvatanje, sličan onima koje koriste robotske ruke na Međunarodnoj svemirskoj postaji i Space Shuttleu. Roman također ima navigacijske sustave, retroreflektor i vanjske referentne točke, koji bi trebali pomoći servisnoj letjelici tijekom završnog prilaza.

'Roman nije ni približno toliko jednostavan za servisiranje kao što je bio Hubble, ali imamo sve što je potrebno za susret, hvatanje i spajanje s hipotetskom servisnom letjelicom; upravo tome služi prihvatni element', rekla je Jackie Townsend, voditeljica projekta Roman u NASA-inom Goddard centru. Dodala je da je NASA 2020. godine, kada je osnovni dizajn misije definiran, odlučila usmjeriti planove prema ponovnom punjenju goriva. Zaštitni sloj oko priključka za gorivo posebno je dizajniran tako da robotu olakša pristup ako bude potrebno ponovno punjenje.

Zaštitni sloj oko priključka ima i magnetsko zatvaranje koje robotskom serviseru olakšava njegovo otvaranje i ponovno zatvaranje.

Trenutačno ne postoji servisna svemirska letjelica sposobna putovati do Romanove pozicije. Nekoliko američkih kompanija razvija satelite za ponovno punjenje gorivom, prvenstveno za korištenje u niskoj Zemljinoj orbiti i geosinkronoj orbiti. Prema dostupnim izvješćima, dvije kineske letjelice prošle su se godine spojile u geosinkronoj orbiti radi prvog pretakanja goriva između dvaju satelita.

Svi sustavi zasad rade dobro

Prema Kshatriyi, NASA-inom najvišem civilnom dužnosniku, svi ostali sustavi na Romanu rade dobro više od dva tjedna nakon lansiranja. Teleskop je 1. rujna otvorio poklopac otvora, čime je zvjezdana svjetlost prvi put pala na njegovo primarno zrcalo.

'Sve preliminarne provjere su dobre', rekao je Kshatriya. 'Zapravo, prije nekoliko dana dobili smo prve podatke s Wide Field Instrumenta. Sva zrcala i svi CCD-ovi hlade se na odgovarajući način. Provjeravamo tamnu struju detektora i ispravnost svih veza. Svih 18 detektora zasad radi kako treba, što je sjajno'

Romanov drugi instrument, koronograf namijenjen izravnom snimanju egzoplaneta, također je prošao dobro tijekom preliminarnih provjera. 'Kada dobijemo prvo svjetlo, bit će to velika proslava', rekao je Kshatriya.