北京时间8月30日19时26分,一枚猎鹰重型火箭从佛罗里达州肯尼迪航天中心39A发射台升空。它送上去的,是NASA自韦布空间望远镜之后最重要的新一代旗舰太空天文台——南希·格蕾丝·罗曼空间望远镜。接下来三个月,这架望远镜要飞向距离地球约150万公里的日地第二拉格朗日点,和已经在那里工作了四年多的韦布望远镜做邻居。
很多人第一眼看到罗曼的主镜参数会愣一下:直径2.4米,和1990年升空的哈勃几乎完全一样,红外灵敏度也比较接近。它没有韦布那面6.5米的巨型主镜,看不到那么暗、那么远的天体。但罗曼走的是另一条路线——用接近哈勃的灵敏度,把视野做到哈勃的100倍。
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一次拍下百倍天空
罗曼的宽视场仪器(WFI)把18块H4RG-10红外探测器排成6×3的弧形阵列,每块探测器约1680万像素,面积接近普通全画幅传感器的两倍。拼在一起,有效感光面积相当于并排放下约35块全画幅传感器,总计超过3亿个物理像素。光学系统则采用三块曲面镜组成的三镜消像散结构,把有效焦距压缩到哈勃的大约三分之一,同时校正大视场边缘的像差。
两套系统配合下来,罗曼的有效视野达到哈勃的100倍。同样一片深空,哈勃要分别对焦每个区域再拼图,罗曼可以一镜直出。NASA预计,罗曼最初五年拍下的天空面积,能达到哈勃前三十年累计总和的50倍,巡天速度最高相当于哈勃的约1000倍。
五年要数清多少天体
发射前,罗曼项目高级科学家Julie McEnery用几个数字概括了任务目标:最初五年里,预计发现超过10万颗系外行星,观察数亿颗恒星和数十亿个星系。这不是“从钥匙孔里看宇宙”,而是一场大规模“星口普查”。
罗曼的巡天计划会朝着银河系尘埃较少的方向观测超过10亿个星系,重点落在暗物质上。暗物质本身不发光,但它的引力会让遥远星系的图像产生细微扭曲。罗曼可以从数亿个星系的“变形”中重建暗物质在宇宙中的分布,并推测暗能量如何影响宇宙。
另一项任务是长时间盯着银河系中心最拥挤的区域反复拍摄。当前后两颗恒星排成一线时,前景恒星的引力会扭曲后方恒星的光;如果前景恒星旁边还有行星,行星引力会在光变曲线里留下一道短促的异常痕迹。这种方法让罗曼有机会找到质量小于火星的小型行星,甚至是没有围绕任何恒星运行的“流浪行星”。
数据不设专有期
罗曼每天预计传回约1.4TB数据,是迄今NASA天体物理任务中单位时间传输最多的设备。这些资料经过处理后会立即公开,不设专有期,全球研究者都有机会参与筛选特殊信号。所以它最重要的发现,很可能根本不在最初的任务清单上。
除了巡天主业,罗曼还带了一台日冕仪,利用遮罩、可变形反射镜和传感器压低恒星的强光,尝试直接拍摄被恒星光芒掩蔽的暗淡行星。这仍是一项技术验证,但可能为未来直接寻找类地行星的望远镜铺路。
如果接下来的航程和校准一切顺利,NASA预计在2027年初公布罗曼的首批图像。随着科学观测展开,各级数据会陆续进入米库尔斯基太空望远镜档案库(MAST)。
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