NASA下一代望远镜“南希·格蕾丝·罗曼”完成设计

“詹姆斯·韦布”望远镜久“鸽”尚未上天，它的“继任者”已经要投产了。日前，南希·格蕾丝·罗曼空间望远镜（Nancy Grace Roman Space Telescope）成功通过了美国航天局（NASA）的关键设计审查，标志着所有的设计和开发工程工作现在已经完成。
这款正在开发的望远镜被NASA定义为“下一代空间望远镜”，原来的名称是“大视场红外巡天望远镜”，缩写是WFIRST。最后，NASA以第一任首席天文学家南希·格蕾丝·罗曼（Nancy Grace Roman）命名，纪念她为推动空间望远镜做出的贡献。

“南希·格蕾丝·罗曼”空间望远镜效果图

以“哈勃之母”的名义
1925年5月16日，罗曼出生在田纳西州纳什维尔市。她在七年级时，就有了成为一名天文学家的梦想。尽管一路上一直在被“劝退”，但她坚持不懈地走自己所认准的道路。1949年她获得了芝加哥大学的博士学位。1959年，罗曼进入刚刚成立才半年的NASA，担任空间科学办公室的首席天文学与相对论专家，负责天文学相关的项目和政府拨款。在一次采访中，她说道：“我知道一旦我开始负责这一工作，就意味着我不太可能再做研究工作了。但是，从头开始进行一个我认为可以影响天文学数十年之久的项目，这是我根本无法拒绝的。”

南希·格蕾丝·罗曼 (1925-2018)
当时天文学家们可以从气球、探空火箭和飞机那里获得数据，但是无法观测电磁波的全部，即全光谱，因为地球的大气挡住了绝大部分来自遥远宇宙的电磁辐射。罗曼意识到，只有在太空里的望远镜才捕捉看到地面无法看到的光，只有在太空里的望远镜才可以享受永久的夜空。于是，她在政府、社会等方方面面大力推动空间望远镜。在罗曼的领导下，NASA在1966到1972年间发射了四台轨道运行的天文台。虽然四个中只有两个成功了，但是它们证明了在太空中研究天体物理学的价值与可能。上世纪60年代中叶，她成立了一个由天文学家和工程师组成的委员会，她说服了NASA和美国国会，将发射世界上最强大的空间望远镜列为“头等大事”。因而，大家普遍认为是罗曼使得“哈勃”空间望远镜成为现实，罗曼被誉为“哈勃空间望远镜之母”。2018年南希·格蕾丝·罗曼过世，享年93岁。
百倍于“哈勃”的观测效率
“罗曼”空间望远镜的主镜口径被设计成2.4米，与哈勃空间望远镜一致。 它被天文学家寄予厚望，目标是绘制恒星、星系和暗物质的地图，以探索大型宇宙结构的形成和演化，比如星系团和超星系团，并研究被认为加速宇宙膨胀的暗能量，此外还有系外行星和红外天体物理学领域的基本问题等。

“南希·格蕾丝·罗曼”空间望远镜可通过微引力透镜方法识别系外行星
它主要工作在红外波段，将携带两台设备，一台是大视场设备，红外分辨率与“哈勃”相当，却有着比“哈勃”大200倍的视场，这使得它能在更少的观测时间内拍下更大的天区，在轨期间有望多次扫描整个天区；另一台是用于技术验证的日冕仪设备，将对于邻近的系外行星进行高对比度成像和光谱分析。由于该任务的巨大视野和快速巡天速度，天文学家将能够观测到数千颗行星，数百万个星系，数十亿个恒星。同样的工作如果让“哈勃”来做恐怕得需要数百年时间。这就是“罗曼”空间望远镜被称为“下一代”的根本原因。

“南希·格蕾丝·罗曼”空间望远镜的红外视场为“哈勃”的200倍
接过“哈勃”的接力棒
2020年2月，在达成了一次关键的规划和技术里程碑后，NASA启动了硬件开发和测试，并建造工程测试部件和模型，来确相关设计可以在发射和在轨的极端条件下能够安然无恙。 2021年9月，一个独立的审查小组在对硬件测试和建模评审后认为，基础工作已经完成，相信现在的设计是可行的。 接着，组装与测试阶段马上就会开启。
根据计划，2024年，望远镜所有的硬件就应该准备就绪了，然后再开展望远镜的系统集成与测试。最后，进入模拟发射和在轨环境测试，以确保“南希·格蕾丝·罗曼”空间望远镜能够按照设计工作。预计发射时间不晚于2027年5月。

“南希·格蕾丝·罗曼”空间望远镜的太阳翼组件正在进行试验

当然，以上都是目前NASA官方给出的时间计划表，希望它不会被染上“拖延症”。“詹姆斯·韦布”空间望远镜就是近在眼前的一个鲜活案例，最初计划发射时间为2011年，但是，直到今年，它仍在地面上。
参考资料：
[1] NASA Confirms Roman Mission's Flight Design in Milestone Review
(https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/nasa-confirms-roman-missions-flight-design-in-milestone-review)
[2] NASA Telescope Named For ‘Mother of Hubble’ Nancy Grace Roman
(https://www.nasa.gov/press-release/nasa-telescope-named-for-mother-of-hubble-nancy-grace-roman)

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