美國國家航空航天局(NASA)宣佈,8月30日發射的南希·格雷斯·羅曼太空望遠鏡(Nancy Grace Roman Space Telescope)燃料充足,預計可運行至少22年——超過原設計10年壽命的一倍還多。這意味着這臺耗資巨大的旗艦望遠鏡還沒正式開工,就"白撿"了12年。
省燃料的關鍵是第一次中途修正點火。8月31日美東時間中午12:02,羅曼望遠鏡進行了約3分鐘的點火,只用了40磅(約18公斤)肼燃料,而預算是441磅(約200公斤)——省了九成以上,精度超過99%。NASA戈達德中心主任傑米·鄧恩說,這一次點火就省出了約4年的燃料。原理很簡單:預算是按"最重情況"做的,實際飛船隻有17760磅,遠低於21605磅的規劃上限,發射前又把燃料箱加滿——光是"輕"和"滿"這兩項,又省出約4年。
羅曼望遠鏡的目的地是日地拉格朗日L2點,距地球約150萬公里。原定發射第一週的第二次中途修正,因爲第一次太準而推遲到了9月下旬;約發射100天后(12月初)還要做一次軌道插入點火。NASA預計這兩把火也都會低於預算,再省出約4年。10年設計壽命,加上三次省出的12年,合計至少22年。推進負責人艾莉森·饒解釋了預算邏輯:按最大重量做預算,是爲了給意外留餘量——這次是餘量變成了紅利。
燃料是意外之喜,儀器調試也在順利推進。主載荷"寬視場儀器"是一臺3.008億像素的紅外相機,主鏡2.4米與哈勃同尺寸,但視場是哈勃的100倍。發射10天后它在零下65°C下"烘乾除污",現已冷卻到工作溫度零下143°C;日冕儀(用於直接拍攝系外行星)的測試也已成功。到達L2後,望遠鏡每約28天做一次軌道維持點火,燃料消耗將進入"細水長流"模式。
這一幕在2022年上演過:韋伯望遠鏡發射後,同樣因爲精準發射和保守預算,燃料省出了約20年的壽命。NASA副局長阿米特·克沙特里亞在美國宇航學會研討會上特別感謝了SpaceX的精準發射——8月30日正是獵鷹重型火箭把羅曼送上天的。
對天文界來說,22年意味着什麼?羅曼的核心任務是暗能量巡天、系外行星普查和紅外宇宙學,這些都是"越久越值錢"的時間累積型科學。暗能量巡天需要反覆掃描大片天區,時間越長,統計出的超新星和弱引力透鏡樣本就越多,對宇宙加速膨脹的測量就越準;系外行星的微引力透鏡巡天同樣如此——多出一倍時間,意味着可能多發現數千顆系外行星。一臺設計用10年的望遠鏡能用22年,等於科學產出翻倍,而成本一分沒加。
接下來要看的是儀器全面開機後的首批圖像——如果一切順利,2027年我們就能看到這臺"哈勃視場100倍"的望遠鏡眼中的宇宙。