Nancy Grace Roman Space Telescope

albertus

albertus

Registriertes Mitglied
Hubble hat seine bestern Jahre hinter sich und das war eine wirklich erfolgreiche Zeit. Nun gibt es einen Nachfolger.
Lt. https://www.n-tv.de/wissen/Rakete-setzt-erfolgreich-neues-Teleskop-aus-id31248095.html

" Die US-Raumfahrtbehörde Nasa hat ein neues Weltraumteleskop auf den Weg ins All gebracht. Das "Nancy Grace Roman Space Telescope", benannt nach einer der ersten Frauen in leitender Position bei der Nasa, startete mit Hilfe einer "Falcon Heavy"-Rakete ... von SpaceX vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral im US-Bundesstaat Florida, wie die Nasa mitteilte.

In etwa einem Monat soll das Teleskop seine rund 1,6 Millionen Kilometer von der Erde entfernte Umlaufbahn erreichen und etwa Anfang 2027 erste Bilder schicken. Das Gesamtbudget der Mission liegt bei mehr als vier Milliarden Dollar. Astronomen sollen mit dem Teleskop nach Angaben der Nasa etwa Exoplaneten, explodierende Sterne und Schwarze Löcher erforschen können."

Die angegebenen Leistungsdaten sind beeindruckend. Einige weitere konkretere technische und operative Daten:

1. Hardware, Optik & Instrumentierung​

  • Teleskop-Spiegel: Der Hauptspiegel besitzt mit 2,4 Metern exakt denselben Durchmesser wie der von Hubble. Der entscheidende Unterschied liegt jedoch im Blickfeld (Wide-Field): Das Roman-Teleskop deckt mit einer einzigen Aufnahme eine Fläche ab, die etwa 100-mal größer ist als ein Standard-Hubble-Sichtfeld.
  • Wide-Field Instrument (WFI): Im Zentrum steht eine Kamera mit 300,8 Megapixeln, aufgebaut aus 18 einzelnen Quecksilber-Cadmium-Tellurid-Detektoren (HgCdTe), die im nahe-infraroten Spektrum arbeiten.
  • Coronagraph Instrument (CGI): Ein Technologiedemonstrator mit verformbaren Spiegeln und optischen Masken. Ziel ist es, das Sternenlicht um das 100-Millionen-fache zu unterdrücken, um eine direkte Abbildung von Exoplaneten nahe an ihrem Mutterstern zu erproben (wichtig für zukünftige Missionen wie das Habitable Worlds Observatory).

2. Datenmengen & Pipeline-Architektur („Roman Nexus“)​

  • Enormer Datenstrom: Das Observatorium wird täglich rund 1,4 Terabyte komprimierte Rohdaten zur Erde senden. Über die 5-jährige Primärmission hinweg summiert sich das auf ein Datenvolumen von über 20 Petabyte – ein Vielfaches der Gesamtdatenmenge, die Hubble in Jahrzehnten gesammelt hat.
  • Open-Data-Konzept: Um diese Datenmengen zu bewältigen, hat die NASA die Cloud-Architektur Roman Nexus aufgesetzt. Sämtliche Messdaten werden der wissenschaftlichen Gemeinschaft ohne die sonst üblichen langen Schutzfristen (Proprietary Times) direkt und weltweit zur Verfügung gestellt.
Hier noch die Ergänzung zur Cloud-Architektur Roman Research Nexus (RRN) des STScI. Das STScI (Space Telescope Science Institute) ist das wissenschaftliche Kontrollzentrum für die großen Weltraumteleskope der NASA. Es hat seinen Sitz auf dem Campus der Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland (USA), und wird von der Hochschulvereinigung AURA (Association of Universities for Research in Astronomy) betrieben.

Möglichkkeiten, wie man vom heimischen PC aus konkret mit den Daten arbeiten kann:

3. Die Cloud-Architektur „Roman Research Nexus“​

Da das Teleskop täglich rund 1,4 Terabyte komprimierte Daten generiert, stoßen klassische Downloads („Erst alles auf die Festplatte laden, dann lokal auswerten“) an ihre Grenzen. Die NASA und das STScI setzen daher auf das Paradigma „Bring Compute to Data“:
  • Cloud-Speicher: Sämtliche Rohdaten und kalibrierten Aufnahmen verbleiben direkt in der Cloud (gehostet auf Amazon Web Services / AWS S3 Buckets).
  • Roman Research Nexus (RRN): Es handelt sich um eine browserbasierte Plattform (auf Basis von JupyterLab/JupyterHub). Dort stehen vorgefertigte Server-Instanzen bereit, auf denen alle benötigten Astrophysik-Bibliotheken (astropy, roman_datamodels etc.) vorinstalliert sind.
  • Serverseitige Verarbeitung: Berechnungen, Fotometrie-Analysen oder das Herausschneiden von Ausschnitten (Cutouts) werden direkt im Cloud-Rechenzentrum direkt neben dem Speicher ausgeführt.
Möglichkkeiten, wie man vom heimischen PC aus konkret mit den Daten arbeiten kann:

4. Zugang & Datenabfrage vom Home-PC​

Für die Arbeit vom heimischen PC aus gibt es im Wesentlichen drei Zugangswege:

Weg A: Über das Web-Interface (JupyterLab im Browser)​

Man benötigt lediglich einen Standard-Webbrowser auf dem Rechner.
  1. Login: Der Zugriff erfolgt über einen kostenlosen Account des STScI (MyST Account).
  2. Workspaces: Im Browser öffnet sich eine vollwertige Python-/JupyterLab-Umgebung.
  3. Konzept: Der Home-PC dient dabei nur als Bildschirm und Eingabegerät – die eigentliche Rechenleistung (CPU/RAM) erbringen die Cloud-Server mit direktem Zugriff auf die S3-Buckets.
Die zentrale Portal-URL für das MyST-Konto (My Space Telescope) des STScI lautet:
Über diese Adresse können Accounts neu angelegt, Profildaten verwaltet und die Single-Sign-On-Anmeldedaten für die wissenschaftlichen Plattformen des Institute (wie das MAST-Archiv oder den Roman Research Nexus) eingerichtet werden.

Weg B: Direktes Python-Streaming vom Home-PC (ohne Voll-Download)​

Man kann Skripte auch in der eigenen lokalen Python-Umgebung (z. B. PyCharm oder Jupyter) ausführen und Daten aus der Cloud direkt in den Arbeitsspeicher streamen, ohne ganze Dateien lokal abzuspeichern.

Das funktioniert über die offenen Python-Schnittstellen:
Python: 
from astroquery.mast import Observations
from s3fs import S3FileSystem
import roman_datamodels as rdm

# 1. Cloud-Zugriff im MAST-Archiv aktivieren
Observations.enable_cloud_dataset()

# 2. Spezifische Beobachtung suchen & Cloud-URI abfragen
# (Liefert Pfade wie: s3://stpubdata/roman/public/...)
obs_table = Observations.query_criteria(obs_collection="Roman", ...)
cloud_uris = Observations.get_cloud_uris(obs_table)

# 3. Datei direkt aus der Cloud im Arbeitsspeicher öffnen (Streaming)
s3 = S3FileSystem(anon=True)  # Anonymer, freier Lesezugriff
with s3.open(cloud_uris[0], 'rb') as f:
    data_model = rdm.open(f)  # Öffnet das Roman-Datenformat (ASDF)

Weg C: Klassischer Download (Ausschnitte & Lichtkurven)​

Über das MAST-Archiv (Barbara A. Mikulski Archive for Space Telescopes) oder das Python-Paket s3fs lassen sich Daten auch ganz gewohnt lokal auf die Festplatte herunterladen. Wegen der enormen Dateigrößen ist das aber primär für kleine Bildausschnitte (Cutouts) oder einzelne Lichtkurven gedacht.

Die passenden Direktlinks zum Space Telescope Science Institute (STScI) und dem MAST-Archiv, über die der Zugang zu den Daten und Konten läuft:
  • MyST Account (STScI-Nutzerkonto):
    https://myaccount.stsci.edu/
    (Zentraler Login für die Wissenschafts-Services, Beobachtungsanträge und den Roman Research Nexus)
  • MAST Hauptportal:
    https://archive.stsci.edu/
    (Die Startseite des Barbara A. Mikulski Archive for Space Telescopes)
  • MAST Interaktive Suche (Web-Interface):
    https://mast.stsci.edu/
    (Browsersuche für Beobachtungen von Hubble, Webb, TESS und künftig Roman)
  • MAST API-Dokumentation:
    https://mast.stsci.edu/api/v0/
    (Schnittstelle für automatisierte Abfragen per Skript/Python)
Hinweis zum Dateiformat: Roman nutzt für seine Bilddaten nicht mehr primär das klassische FITS-Format, sondern das modernere ASDF-Format (Advanced Scientific Data Format). Es kombiniert eine YAML-Kopfzeile für Metadaten mit schnellen, binären Arrays, was das Einlesen in Python deutlich beschleunigt.

Kurze Präzisierung zu der Frage, ab wann man das System testen kann und wann die ersten echten Messdaten eintreffen:

Registrieren und Testen funktioniert sofort. Die neuen Teleskopdaten soll es ab Anfang 2027 geben.
  • Jetzt schon möglich: Die Registrierung für ein MyST-Konto sowie der Zugriff auf das MAST-Archiv und die Cloud-Schnittstellen lassen sich sofort kostenlos durchführen. Wer die Skripte oder den Zugriff per Python (astroquery.mast / s3fs) ausprobieren möchte, kann das bereits heute mit den bestehenden Archivdaten (z. B. von Hubble, JWST oder TESS) tun.
  • Warum erst Anfang 2027? Nach dem Start benötigt das Nancy Grace Roman Space Telescope etwa drei bis vier Monate für den Transferflug zum Lagrange-Punkt L2, die Abkühlung der Infrarot-Detektoren sowie die anschließende Commissioning Phase (Instrumenten-Kalibrierung). Erst nach Abschluss dieser Tests beginnt die reguläre Wissenschaftsphase und der automatisierte Datenfluss in das Cloud-Archiv.
 
Zuletzt bearbeitet:
Du musst dich einloggen oder registrieren, um hier zu antworten.
Oben