Roman est ce que l’on appelle un « observatoire spatial » car, grâce à ses multiples instruments, il observe dans différentes longueurs d’onde et répond ainsi à de multiples objectifs scientifiques. 

Sa masse d’environ 10 150 kilos est propulsée jusqu’au point de Lagrange L2, à 1,5 million de kilomètres de la Terre, une orbite thermiquement stable et offrant une vue dégagée sur l’Univers. 

Instruments

L’imageur grand angle (Wild Field Instrument – WFI)

L’instrument WFI dispose à la fois de capacités d'imagerie et de spectroscopie dans le visible et le proche infrarouge, ainsi que d'un large champ de vision. Le WFI est équipé de 18 détecteurs offrant plus de 300 millions de pixels actifs, sensible aux longueurs d'onde comprises entre 0,48 et 2,3 microns. Les détecteurs convertissent la lumière collectée par le miroir du télescope en signaux électriques transformés en image spectrale à haute résolution de vastes pans de ciel.

Durant ses cinq premières années d’opération, Roman couvrira 50 fois plus de ciel que ne l’a réalisé Hubble en 30 ans. Le WFI produira des images avec un champ de vision 200 fois plus large que celui d’Hubble avec une stabilité et une résolution identique dans le proche infrarouge.

La masse de données transmises par le WFI nécessite la mise en place d’une chaîne de traitement adaptée. Grâce à son expertise éprouvée sur le télescope européen Euclid, le laboratoire d’astrophysique de Marseille (LAM) a participé à la conception et à l’optimisation des algorithmes et des pipelines pour traiter en ligne les flux importants de données et les diffuser sous un format optimal.

Un partenariat international avec des stations-relais réparties autour du globe assure leur réception et leur diffusion.

Caractéristiques techniques

Large champ de vue du ciel (0,281 deg² ; env. 0,8° x 0,4°) avec :

• 18 détecteurs de 4096 x 4096 pixels
• Longueurs d’onde dans le visible et le proche infrarouge (de 0,48 à 2,3 μm)

Le coronographe à haut contraste (CGI)

Roman  embarque un démonstrateur technique, qui sera le premier coronographe « actif ». Il servira à tester une nouvelle technologie de contrôle actif du front d’onde pour éliminer la lumière stellaire parasite avec une précision bien supérieure à celle des instruments actuels. Il combine imagerie directe, polarimétrie et spectroscopie grâce à une association de masques, de prismes, de détecteurs et de miroirs déformants. Les masques bloquent la lumière de l’étoile pour filtrer uniquement celle des planètes tandis que deux miroirs déformants sont pilotés par des algorithmes ultra précis mesurant et corrigeant en temps réel les distorsions de lumière. Les modifications à la surface des miroirs sont si précises qu’elles peuvent compenser des erreurs plus petites que la largeur d’un brin d’ADN. Des détecteurs ultrasensibles, des capteurs à comptage de photons, repèrent les rares particules de lumière renvoyées par les planètes.

C’est la première fois que de tels miroirs déformables sont expérimentés dans l’espace.

Leur validation à bord de Roman est une première étape avant la future mission d’envergure de la NASA, le projet de télescope Habitable Worlds Observatory (HWO), destiné à photographier et caractériser des planètes telluriques habitables en y recherchant des biosignatures, c’est-à-dire des substances chimiques témoignant de la présence du vivant. 

Le polissage des huit « miroirs annexes » (OAP - Off-Axis Parabola), des optiques qui guident, filtrent et focalisent la lumière vers les miroirs principaux, a été réalisé par les équipes du LAM, experts mondialement reconnus en « polissage sous contraintes ». Elles assurent un polissage parfait au nanomètre près.

Caractéristiques techniques 

• Deux miroirs déformables
• Taux de contraste élevé (conçu pour détecter des objets jusqu’à 100 millions de fois plus faibles que leur étoile hôte (contraste de ∼10^-7 à 10^-8), soit une amélioration d’un facteur 100 à 1000 par rapport aux télescopes spatiaux actuels
• 8 OAP (miroirs paraboliques hors axe)

Déroulé du projet

Le télescope Nancy Grace Roman a décollé le 30 août 2026 à bord d’un lanceur Falcon Heavy. Il devrait atteindre son orbite finale au point de Lagrange 2 après trois mois de recette en vol durant laquelle des tests sont effectués pour vérifier le bon fonctionnement du télescope et de ses instruments.

Sa mission primaire est prévue pour durer 5 ans.

Le coronographe sera testé durant 18 mois avant de délivrer des données à la communauté scientifique.

Organisation

Le télescope Nancy Space Roman est une mission NASA, opérée par le Goddard Space Flight Center en coopération avec le Jet Propulsion Laboratory and Caltech/IPAC et une coopération internationale intégrant en particulier l’Agence spatiale européenne (ESA), le CNES en France, le Max Planck Institute For Astronomy en Allemagne et l’Agence spatiale japonaise (JAXA).
 

Rôle du CNES et participation française

Le CNES est responsable des fournitures françaises. Il finance et coordonne les activités de laboratoire, apporte son expertise si nécessaire.

La principale participation française se fait à travers celle du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM), qui a contribué à la fabrication des optiques du coronographe et à la conception des algorithmes assurant le traitement et l’analyse des données issues du WFI, ainsi que leur stockage.

Le LAM a été sollicité pour son expertise mondiale en matière de polissage sous contrainte, une technique permettant de déformer le verre pendant le polissage de façon à obtenir la surface la plus lisse possible. Il a livré les 8 miroirs OAP actifs de 6 cm de diamètre environ (ainsi que 8 OAP spare) équipant le banc optique du coronographe.

Le télescope Nancy Grace Roman transmettra un volume de données jamais atteint pour des télescopes en orbite. Avec 1 375 To de données quotidiennes, les pipelines Roman WFI se doivent d’être performants pour traiter les données ! C’est 20 fois plus que les données transmises par le télescope James Webb (58 Go/jour) et 80 fois plus que les données transmises par le télescope Hubble (17 Go/jour). Le Centre de données Astrophysiques de Marseille (CeSAM) du LAM a la co-responsabilité de la chaîne de traitement de données spectroscopiques 1D en collaboration étroite avec l’IPAC (Caltech). Les pipelines développés pour Euclid ont ainsi pu être adaptés aux spécificités de Roman.

Les laboratoires du CNRS (LAM, LIRA, Observatoire Côte d’Azur) travaillent également à la mise au point des algorithmes de contrôle du front d’onde de l’instrument CGI. En tant que démonstrateurs, ces algorithmes sont la pierre angulaire du pilotage du coronographe et doivent démontrer qu’il est possible d’atteindre des contrastes sans précédent. L’enjeu est de taille : ouvrir la porte à l’observation de nouvelles exoplanètes, dont le signal est ténu (type Jupiter froid), pour à terme, augmenter ce contraste afin de détecter des exoplanètes rocheuses habitables avec le futur grand télescope spatial HWO de la NASA à l’horizon 2040.