ナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡

ナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡（ローマン宇宙望遠鏡、ローマン、またはRSTと略される）は、NASAの赤外線宇宙望遠鏡で、2025年11月25日に建造が完了し、 2026年8月30日に太陽・地球L2_軌道に打ち上げられる予定です。^{[ 4 ] [ 5 ]}この望遠鏡は、元NASA天文学部長のナンシー・グレース・ローマンにちなんで名付けられました。^{[ 6 ]}

ローマン宇宙望遠鏡は、国家偵察局から寄贈された既存の2.4メートル（7.9フィート）の広視野主鏡をベースにしており、2つの科学機器を搭載します。広視野観測装置（WFI）は、3億800万画素のマルチバンド可視光・近赤外線カメラで、ハッブル宇宙望遠鏡と同等の鮮明度を、ハッブル宇宙望遠鏡の撮像カメラの100倍の0.28平方度の視野で実現します。コロナグラフ観測装置（CGI）は、高コントラストで視野の狭いカメラ兼分光器で、革新的な星光抑制技術を用いて可視光・近赤外線波長域をカバーします。  

明示された目標^{[ 7 ]}には、重力マイクロレンズ法^{[ 8 ]}を用いた太陽系外惑星の探索、宇宙の年代学と宇宙構造の成長の調査、そして最終的にはダークエネルギーの影響^{[ 9 ]}、一般相対性理論の一貫性、時空の曲率を測定することが含まれる。

ローマン衛星は、2010年に米国国家研究評議会の10年計画調査委員会によって、今後10年間の天文学における最優先事項として推奨されました。2016年2月17日に開発と打ち上げが承認されました。^{[ 10 ]}

ローマン宇宙望遠鏡の設計は、NASAとエネルギー省（DOE）による共同ダークエネルギーミッション（JDEM）のために提案された様々な設計と共通する要素を持っている。

WFIRST（広視野赤外線サーベイ望遠鏡）設計参照ミッション1と呼ばれる当初の設計は、2011年から2012年にかけて研究され、直径1.3m （4.3フィート）の遮蔽物のない3枚鏡アナスティグマート望遠鏡を特徴としていた。^{[ 11 ]}そこには、可視光から近赤外線までのイメージャー/スリットレスプリズム分光器という単一の機器が含まれていた。  

2012年、別の可能性が浮上した。NASAは、ハリス社製の中古の国家偵察局（NRO）望遠鏡を使用して、WFIRSTで計画されているようなミッションを遂行できるというものだ。NROは、ハッブル宇宙望遠鏡と同じサイズだが焦点距離が短く視野が広い望遠鏡2台を寄贈すると申し出た。^{[ 12 ]}このことは、望遠鏡がミッションの費用のほんの一部に過ぎず、NRO設計の境界条件によって総費用が新規設計の費用を上回る可能性があるにもかかわらず、プロジェクトに重要な政治的推進力を与えた。WFIRST-AFTA（Astrophysics Focused Telescope Assets）と呼ばれるこのミッション構想は、科学技術チームによって成熟した。^{[ 13 ]}このミッションは現在、NASAがNRO望遠鏡を使用する唯一の計画である。^{[ 14 ]}ローマンの基本設計には、系外惑星の直接撮像を可能にするコロナグラフが含まれている。^{[ 15 ]}

WFIRST/Roman のいくつかの実装が研究されました。これらには、Joint Dark Energy Mission-Omega 構成、1.3 m (4.3 ft)望遠鏡を備えた Interim Design Reference Mission ^{[ 16 ]} 、 1.3 m 望遠鏡を備えたDesign Reference Mission 1 ^{[ 17 ]} 、 1.1 m (3.6 ft)望遠鏡を備えたDesign Reference Mission 2 ^{[ 18 ]}、および AFTA 2.4 m (7.9 ft)構成のいくつかの反復が含まれます。      

2015年の最終報告書^{[ 7 ]}では、ローマン衛星は静止軌道と太陽地球ラグランジュ点L2周回軌道の両方で検討された_。L2は静止軌道に比べて利用可能なデータレートと必要な推進剤の点で不利だが、観測制約の改善、熱安定性の向上、放射線環境の穏やかさという利点がある。いくつかの科学的ケース（系外惑星のマイクロレンズ視差など_）は_L2で改善されるが、どちらの場所でもロボットによるサービスが可能かどうかは現在不明である。2016年2月までに、 _L2周回ハロー軌道を使用することが決定された。^{[ 10 ]}

このプロジェクトは、メリーランド州グリーンベルトにあるNASAゴダード宇宙飛行センターのチームが主導しています。2018年11月30日、NASAは望遠鏡の契約を締結したと発表しました。^{[ 19 ]}これは光学望遠鏡アセンブリ（OTA）と呼ばれる部品に関するもので、2025年まで続きました。^{[ 19 ]}これはゴダード宇宙飛行センターとの共同作業であり、OTAは契約の一部として同センターに納入される予定でした。^{[ 19 ]}

2019年2月にローマチームのメンバーが発行したホワイトペーパーには、このミッションの能力に関する説明が記載されている。^{[ 20 ]}

2025年の連邦政府閉鎖中、NASAのゴダード宇宙飛行センターは複数の建物を閉鎖し、機器を統合し始めた。NASAはこれを、ミッションに影響を及ぼさないと予想される事前計画された「戦略的統合」と説明している。^{[ 21 ]} NASAの広報担当者はCNNに対し、ナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡とドラゴンフライミッションの作業は、例外的な運用として閉鎖中も継続されると述べた。^{[ 21 ]}

Space.comによると、同センターの一部の従業員は、閉鎖の方法とタイミングがこれらのプロジェクトの作業を妨げる可能性があると懸念を表明しており^{[ 22 ]}、CNNは、ゴダードのスタッフが作成した内部文書が、特殊試験研究所への潜在的な影響を指摘していると報じた^{[ 21 ] 。}

ローマ宇宙望遠鏡のアニメーション

地球を一周

太陽の周りを回る – 地球と共に回転するフレーム – 上からの眺め

太陽の周りを回る – 地球と共に回転するフレーム – 側面図

太陽の周りを回る – 地球と共に回転するフレーム – 太陽から見た図

  ローマン宇宙望遠鏡·地球·太陽-地球 L2 ·月         

Romanの科学目標は、宇宙論と系外惑星研究における最先端の課題に取り組むことであり、具体的には以下の通りである。

• 欧州宇宙機関（ESA）のユークリッドミッションを補完するダークエネルギーに関する基本的な疑問に答える。その疑問には、宇宙の加速は新たなエネルギー成分によって引き起こされているのか、それとも宇宙論的スケールでの一般相対性理論の破綻によって引き起こされているのか、といったことが含まれる。原因が新たなエネルギー成分である場合、そのエネルギー密度は空間的にも時間的にも一定なのか、それとも宇宙の歴史を通じて変化してきたのか。ロマンは、バリオン音響振動、遠方の超新星の観測、弱い重力レンズという3つの独立した手法を用いてダークエネルギーを調査する予定である。
• 宇宙における生命の可能性に関する新たな疑問に答えるために、系外惑星の調査を完了します。私たちの太陽系のような太陽系はどれくらい一般的ですか？惑星系の冷たい外縁部にはどのような種類の惑星が存在しますか？地球型惑星の居住可能性は何によって決まりますか？この調査では、月の質量の数倍程度の質量の系外惑星を見つけることができる重力マイクロレンズ法という技術を使用します。この調査には、火星の質量まで質量が小さいと思われる自由浮遊惑星のサンプルも含まれます。^{[ 23 ]}
• ゲスト研究者モードを確立することで、調査研究が銀河系や宇宙に関する多様な疑問に答えることを可能にする。
• 系外惑星の直接撮像のためのコロナグラフを提供することで、地球の巨大惑星に似た、最も近い近隣の惑星の初の直接画像とスペクトルが得られるようになる。
• 原始ブラックホールの検出。^{[ 24 ]}

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  ローマ宇宙望遠鏡の概略図
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  広視野計測器

この望遠鏡には2つの観測機器が搭載される予定である。両方とも2024年12月に望遠鏡に設置された。^{[ 25 ]}

食用水

広視野観測装置 (WFI) は、このミッションの主要な科学観測装置です。これは、可視光から近赤外線 (0.48 ～ 2.30 μm)までのマルチバンド画像と分光を提供する 300.8メガピクセルのカメラです。 ^{[ 27 ]} 8 つの科学フィルター、1 つの広帯域フィルター、および 7 つの狭帯域フィルターにより、装置の全スペクトル帯域幅のサブセットで高品質の画像が得られます^{[ 28 ]} 。また、広視野スリットレス分光のために、高分散グリズムと低分散プリズム^{[ 29 ]}アセンブリの両方を搭載しています。スペクトラロン製の「ダークエレメント」は、宇宙からの光を遮断し、校正光を検出器に反射することができます。8 つのフィルター、2 つの分光エレメント、およびダークエレメントはすべて、エレメントホイールアセンブリ (EWA) に取り付けられており、一度に 1 つのエレメントをアクティブ位置に回転させます^{[ 26 ]}。これにより、科学者は各ミッションに必要な光の色を選択したり^{[ 30 ]}、イメージングモードと分光モードを切り替えたりすることができます。HgCdTeベースの焦点面アレイ（FPA）は、0.11秒角の解像度で0.28平方度の視野を捉えます。検出器アレイは、 Teledyne社が提供する18個のH4RG-10検出器で構成されています。^{[ 31 ]}この装置には、科学者が暗黒物質ミッションの画像における微妙な変化を、光学系やFPAの通常の歪みと比較して識別できるようにするためのオンボード校正機能が搭載されています^{[ 32 ]} 。FPAは、地上からの分析に基づいて焦点面を最適な焦点位置に再配置できるヘキサポッドアクチュエータのセットに取り付けられており、ミッションの寿命全体にわたって取得される画像の品質が常に高くなるようにしています。WFIは2024年8月に完成し、NASAに出荷されました。^{[ 33 ]} 

CGI

コロナグラフ装置（CGI）は、デュアル変形ミラー星光抑制技術を使用して短波長（575 nm～825 nm）をカバーする高コントラストコロナグラフ です。恒星からの視覚分離がわずか0.15秒角の惑星の検出と分光を可能にするために、星光を10億分の1のレベルで抑制することを目的としています。 ^{[ 34 ]} CGIは、ハビタブルワールド観測所（HWO）などの将来の大型宇宙観測所に搭載される系外惑星撮像装置の技術実証機となることを意図しています。

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  ローマン社の広視野計器焦点面エンジニアリングテストユニットには、テレダイン・テクノロジーズ社製の非飛行用H4RG-10検出器が18個搭載されている。
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  光学望遠鏡アセンブリ
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  コロナグラフ装置のカラーフィルターアセンブリのフィルター
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  ローマンコロナグラフ装置用焦点面マスク

2020年3月2日、NASAはWFIRSTの実施を承認したと発表した。開発費用は32億米ドル、コロナグラフと5年間のミッション科学運用を含めた総費用は最大39億3400万米ドルと見込まれている。^{[ 35 ]}

2020年5月20日、NASA長官ジム・ブライデンスタインは、元NASA天文学部長のナンシー・グレース・ローマン氏の天文学分野における功績を称え、このミッションをナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡と命名すると発表した。^{[ 6 ]}

2021年3月31日、NASA監察総監室（OIG）は、ナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡の開発が、望遠鏡の開発において特に重要な時期に米国を襲ったCOVID-19パンデミックの影響を受けたとする報告書を発表した。NASAは、パンデミックとプロジェクトの下請け業者への影響により、総額4億ドルの損失が発生すると見込んでいる。^{[ 36 ]}

2021年9月29日、NASAはローマンがクリティカルデザインレビュー（CDR）に合格したこと、COVID-19による混乱の影響が予測されること、そして2024年までに飛行用ハードウェアの製造が完了し、その後ミッション統合が行われることを考慮すると、打ち上げ日は遅くとも2027年5月になると発表した。^{[ 37 ]}

2022年7月19日、NASAはローマンがファルコンヘビーロケットで打ち上げられることを発表し、契約では2026年10月までに準備が整い、打ち上げ費用は約2億5500万ドルと規定されている。^{[ 38 ]}

2024年9月、望遠鏡を搭載する衛星バスがほぼ完成した。 ^{[ 39 ]}同年12月、機器とミラーアセンブリが「機器キャリア」と呼ばれるセクションに正常に統合された。^{[ 40 ]}

2024年10月、望遠鏡は主要な「スピンテスト」に合格した。^{[ 41 ]}宇宙望遠鏡は2025年11月25日に建設を完了した。^{[ 42 ]}

2026年6月21日、完成した望遠鏡が打ち上げ準備のためケネディ宇宙センターに到着した。 ^{[ 43 ]}

資金調達の履歴と状況

2014 会計年度には、議会は Roman に 5,600 万米ドルを提供し 、2015 会計年度には 5,000 万米ドルを提供しました 。^{[ 44 ]} 2016 会計年度の歳出法案で は、NASA の要求額 1,400 万米ドルをはるかに上回る 9,000 万米ドルが Roman に提供され、 2016 年 2 月にミッションが「策定段階」に入ることができました。^{[ 44 ]} 2016 年 2 月 18 日、NASA は Roman が正式にプロジェクトになった (研究ではなく) と発表しました。これは、NASA が基本計画どおりにミッションを実行するつもりであることを意味します。^{[ 10 ]}この時点で、ミッション コンセプト名 WFIRST-AFTA の「AFTA」の部分は削除されました。これは、2020 年代半ばの打ち上げ計画でそのアプローチのみが追求されていたためです。この時点での Roman の総費用は 20 億米ドルを超えると予想されていました。^{[ 45 ]} NASAの2015年の予算見積もりは、2010年のドル換算で約20億ドルであり、これは実質年（インフレ調整済み​​）ドル換算で約27億ドルに相当する。^{[ 46 ]}

このミッションは、プロジェクト科学者であるニール・ゲーレルズがジェレミー・カスディンとデビッド・スペルゲルを共同議長とする定式化科学ワーキンググループの議長を務め、 2016年にフェーズAの開発を開始しました。2017年4月、NASAはミッションの範囲とコストが理解され、整合していることを確認するために、プロジェクトの独立したレビューを依頼しました。^{[ 47 ]}レビューでは、ローマンが「ダークエネルギー、系外惑星、および一般的な天体物理学のための画期的で前例のない調査能力」を提供することを認めましたが、ミッションに対して「フェーズBの開始時に設定された32億ドルのコスト目標と一致するコスト見積もりになるように、コストと複雑さを十分に削減する 」よう指示しました。^{[ 48 ]} NASAは（2018年1月）この勧告を受けて行われた削減を発表し、ローマン計画は2018年2月にミッション設計レビューに進み、2018年4月までにフェーズBを開始すると発表した。 ^{[ 49 ]} NASAは（2018年3月）プロジェクトに加えられた変更により推定ライフサイクルコストが32億米ドルに削減され、フェーズBの決定は2018年4月11日に開始される予定であることを確認した。^{[ 50 ]}

2018年2月、トランプ政権はNASA内の優先順位の高さと望遠鏡のコスト増加を理由に、ローマン（当時はWFIRSTと呼ばれていた）の資金提供を遅らせる2019会計年度予算案を提示した。 ^{[ 51 ]}このプロジェクトへの資金提供の打ち切り案は、プロの天文学者から批判を浴びた。彼らは、アメリカの天文学界が2010年の10年計画調査で、ローマンを2020年代の最優先宇宙ミッションと評価していたことを指摘した。^{[ 52 ] [ 53 ]}アメリカ天文学会は、この資金提供の打ち切り案について「深刻な懸念」を表明し、ローマンの推定ライフサイクルコストは過去2年間で変わっていないことを指摘した。^{[ 54 ]}合意に基づき、米国議会は2018年3月22日と23日に、政権のその年の予算要求額を上回る2018会計年度のローマン予算を承認し、「米国科学アカデミーの10年調査プロセスで推奨された科学的優先事項の取り消しを拒否する」と述べ、NASAに対し、ローマンの総開発費と年間開発費の新たな見積もりを作成するよう指示した。^{[ 55 ] [ 50 ]}米国大統領は2018年3月23日に法案に署名したと発表した。^{[ 56 ]} NASAは2019年2月15日の2019会計年度歳出法案により、 ローマンに3億1200万ドルの資金提供を受け、大統領の削減された予算要求を拒否し、32億ドルの計画予算でローマンを完成させたいという希望を改めて表明した。^{[ 57 ]}

2019年3月、トランプ政権は議会への2020会計年度予算案で再びローマン計画の予算削減を提案した。^{[ 58 ]} 2019年3月27日の証言で、NASA長官のジム・ブライデンスタインは、NASAがジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の後もローマン計画を継続することをほのめかし、「ジェームズ・ウェッブが軌道上にあるとき、WFIRSTは重要なミッションになるだろう」と述べた。^{[ 59 ]} 2019年3月26日、全米科学アカデミーの天文学・天体物理学委員会へのプレゼンテーションで、NASA天体物理学部門長のポール・L・ハーツは、ローマン計画は「今のところ32億ドルの費用を維持している…計画通りに進めるには2020会計年度に5億4200万ドルが必要だ」と述べた。当時、ローマン計画は2019年10月に全体の予備設計審査（PDR）を実施し、2020年初頭に正式なミッション確認を行う予定であると述べられていた。

NASAは2019年11月1日に予備設計審査（PDR）の完了を発表したが、ミッションは2025年の打ち上げ予定日に向けて順調に進んでいるものの、上院の2020会計年度予算案におけるローマン計画の不足により、さらに遅れる恐れがあると警告した。^{[ 60 ]}

2025年4月、トランプ政権は2026会計年度予算案の一部として、ローマン宇宙望遠鏡の予算を再び削減することを提案した。これは、NASAの科学予算のより広範な削減案の一部であり、2025会計年度の75億ドルから39億ドルに削減される予定だった。^{[ 61 ]} 2025年4月25日、ホワイトハウス行政管理予算局は、削減の一環として、ローマン宇宙望遠鏡を含む数十の宇宙ミッションを中止する計画を発表した。^{[ 62 ]} 2025年5月31日に発表された改訂予算には、ローマン宇宙望遠鏡の中止は含まれていなかった。^{[ 63 ]}

ローマン計画のプロジェクトオフィスは、メリーランド州グリーンベルトにあるNASAゴダード宇宙飛行センター（GSFC）内にあり、プロジェクト全体の管理責任を担っています。GSFCはまた、広視野観測装置、宇宙船、望遠鏡の開発も主導しています。コロナグラフ観測装置は、カリフォルニア州パサデナにあるNASAジェット推進研究所で開発されています。ローマン計画の科学支援活動は、メリーランド州ボルチモアにある科学運用センターである宇宙望遠鏡科学研究所、カリフォルニア州パサデナにある赤外線処理分析センター、およびGSFCの間で分担されています。

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  アンドロメダ銀河の一部をシミュレーションした画像
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  このシミュレーション画像は、WFIRSTで観測した場合のアンドロメダ銀河の5000万個以上の星の赤色光と赤外線を示しています。
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  合成図は、ローマン宇宙望遠鏡のシミュレーションでカバーされるアンドロメダ銀河の領域を示している。ローマン宇宙望遠鏡は、わずか数回の観測でアンドロメダ銀河の本体を撮影でき、ハッブル宇宙望遠鏡よりも約1500倍速く銀河を観測できる。

• 広視野赤外線探査衛星（WISE）– NASAのエクスプローラー計画の衛星 
• スピッツァー宇宙望遠鏡– NASAの赤外線宇宙望遠鏡（2003年～2020年） 
• 迅天– 計画中の中国の宇宙望遠鏡 

• ゴダード宇宙飛行センターのサイトにあるローマ科学コミュニティのページ
• 赤外線処理分析センター（IPAC）のローマ科学データセンターのページ
• 16億ドルの望遠鏡は系外惑星を探査し、ダークエネルギーを調査する予定– Space.com
• WFIRST/AFTA天体物理学ミッション：系外惑星探査のためのより大きく、より優れたミッション 2016年4月5日、 Wayback Machineにアーカイブ済み 執筆者：トム・グリーン
• 「Astro2010 レポート発表プレゼンテーション」 。 2011年7月26日にオリジナルからアーカイブ済み。2010年8月15日に取得。
• NASA/ゴダード宇宙飛行センター – WFIRST：宇宙の謎を解き明かす（ YouTube動画、1分25秒） 2014年5月30日
• WFIRST-AFTA：コロナグラフ技術開発（YouTube動画、4分20秒） 2015年3月16日
• WFIRST: The Best of Both Worlds on YouTube (3分14秒) 2016年2月18日
• NASAのローマ宇宙望遠鏡をYouTubeで紹介（1分28秒） 2026年3月25日