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NASA罗曼望远镜主相机超预期近三成 光学误差压至63纳米

2026-10-18 03:22 EDT · AI 整理 · 依据 10 家来源(网络) · 1286 字 · 阅读 …
图:罗曼广域仪器单次成像的视场覆盖仙女座大片天区,橙框为哈勃视场,右下角为满月比例。
图片:NASA / Public domain · via Wikimedia Commons

NASA罗曼望远镜主相机超预期近三成 光学误差压至63纳米

副镜微调换来近三成成像增益

NASA的南希·格雷斯·罗曼空间望远镜交出了一份超出预期的成绩单。据NASA在10月14日发布的通报,工程师对主相机广域仪器(WFI)完成一轮对焦与光路校正后,其成像质量比团队发射前的模型预测好了接近30%。ScienceDaily、Eastern Herald、Starlust、Newsbytes、SSBCrack等多家媒体在随后几天相继报道了这一结果,历数了这次在轨调试的细节。

光学误差由90纳米降至63纳米

衡量指标是均方根波前误差。发射前,NASA为广域仪器设定的成像质量要求约为90纳米RMS,即光学系统的偏差不得超过头发丝直径的约千分之一;校正完成后,实测误差只有63纳米RMS。数字变小,意味着罗曼未来的巡天图像会比原计划更锐利,图像的细部结构也更容易被分辨出来。

官方称成绩归功于地面充分准备

NASA戈达德太空飞行中心的罗曼光学系统负责人马修·博尔卡表示,在团队动手调整所有反射镜与光学元件之前,望远镜的在轨表现就已经很出色,这要归功于发射前在地面完成的充分准备;戈达德与承包商L3Harris、BAE所做的测试与建模,只给在轨团队留下了很小的修正量。广域仪器系统工程师戴夫·希基则说,罗曼所有的巡天都指望这台仪器,研究暗物质、暗能量等主要目标离不开它,看到它运转良好既让人振奋,也让人大大松了一口气。

工程师用硬币比喻头发丝级调整

这次调整究竟有多小?高级光学工程师阿尔登·尤尔林给出的说法是,他们把副镜移动了大约人类头发直径的十六分之一;如果把这段高度放大到帝国大厦的高度,变化量比在塔尖上放一枚美国一分硬币还要小。正是这样一次近乎不可察觉的移动,把望远镜的光路推入了接近完美的对齐状态。

十八只眼睛已在轨全部唤醒

罗曼于2026年8月30日7时26分(美国东部时间)由猎鹰重型火箭从肯尼迪航天中心发射升空,造价约43亿美元,主镜口径2.4米,与哈勃望远镜相当。它的主相机是一台3亿像素红外相机,由18块探测器拼合而成。9月11日探测器全部通电,9月15日NASA公布首张工程测试图,当时恒星还是散焦的绿色圆环,这属于预期现象,而这组图像正是后续对焦与光路对齐的基准。

遮星冕仪修正对焦后指标达标

另一台科学仪器遮星冕仪也完成了在轨初检。它的图像此前稍显失焦,团队已经完成修正,目前各项性能指标达到预期水平。9月22日它首次在轨捕获真实星光,成为首个在太空测试主动变形镜遮星系统的观测台,9月27日又取得了更清晰的观测结果。

宽视场是罗曼与哈勃韦布分野

罗曼的定位不在于看更深,而在于看更宽。它的视场为0.281平方度,约是哈勃红外视场的100倍,巡天速度约为哈勃的1000倍。新科学家杂志打了个比方:哈勃与韦布像相机的长焦镜头,罗曼则是一张全景照片。NASA科学部门负责人尼基·福克斯的说法更形象——哈勃和韦布像从锁孔里窥视宇宙,罗曼则会把门直接踹开。

暗能量与系外行星是主攻方向

罗曼的两大科学目标是暗能量、暗物质与宇宙结构的演化,以及系外行星。五年主任务期内,广域仪器预计测量约10亿个星系的光;针对银河系核球的微引力透镜巡天预计发现1000颗以上系外行星,而NASA更早的估算认为,整个任务可能找到约10万颗此前未知的行星。

每日1.4TB数据将向全球开放

罗曼每天向地面回传约1.4TB数据。参与任务的加州大学伯克利分校团队说,这些数据将向全球天文学家乃至公民科学家开放。新科学家给出的对比是:哈勃用三十多年只观测了约0.1%的天空,而罗曼五年主任务期预计覆盖约12%。

十二月入轨,明年初发首图

罗曼正飞向距地球约150万公里的日地L2点,与韦布望远镜为邻,预计12月初抵达。抵达后它还要继续校准仪器,NASA计划在2027年初发布首批科学图像。如果燃料管理得当,任务期还有望从5年延长到22年左右。

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科学