探索暗物質(zhì)、暗能量與系外行星，NASA羅曼太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)射在即

NASA的南希·格雷斯·羅曼太空望遠(yuǎn)鏡（Nancy Grace Roman Space Telescope）即將開啟一段全新的宇宙探索之旅。這臺旗艦級天文臺將大視場與清晰的紅外視覺相結(jié)合，掃描浩瀚而深邃的星空。

它的核心科學(xué)目標(biāo)聚焦于三大宇宙謎題，暗物質(zhì)、暗能量和系外行星。由于每一次巡天都將采樣極其龐大的宇宙體積，羅曼望遠(yuǎn)鏡也將為天文學(xué)家提供幾乎無限的額外科研機(jī)會：從太陽系外圍天體、爆發(fā)恒星，到不斷成長的黑洞與數(shù)十億計(jì)的星系，幾乎沒有什么能逃過它的“眼睛”。

羅曼的數(shù)據(jù)將在處理完成后立即公開，讓全球多個團(tuán)隊(duì)能夠同時展開分析。任務(wù)目前計(jì)劃于2026年8月30日從NASA肯尼迪航天中心發(fā)射升空。

01

—最新進(jìn)展：望遠(yuǎn)鏡已完成豎立

好消息是，羅曼望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射準(zhǔn)備工作正在提前推進(jìn)，比原計(jì)劃提前了九個月。技術(shù)人員已將望遠(yuǎn)鏡從NASA戈達(dá)德航天飛行中心運(yùn)抵佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心，并在有效載荷危險(xiǎn)品處理設(shè)施（Payload Hazardous Servicing Facility）內(nèi)完成了到貨檢查。

2026年6月25日，在位于佛羅里達(dá)州NASA肯尼迪航天中心的載荷危險(xiǎn)操作設(shè)施內(nèi)，技術(shù)人員和工程師使用精密操作硬件，將南希·格雷斯·羅曼空間望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)至垂直狀態(tài)。

圖源：NASA

工程師們對設(shè)施氣閘艙進(jìn)行了額外清潔，以清除任何微量污染物，隨后團(tuán)隊(duì)在高大廠房內(nèi)將望遠(yuǎn)鏡從水平狀態(tài)吊裝轉(zhuǎn)為垂直狀態(tài)，標(biāo)志著后續(xù)檢查、功能測試與總裝集成工作正式拉開序幕。

目前NASA與SpaceX正瞄準(zhǔn)不早于8月30日，使用獵鷹重型火箭（Falcon Heavy）從肯尼迪航天中心39A發(fā)射復(fù)合體發(fā)射升空。

02

—快速檔案

命名來源：紀(jì)念NASA首位首席天文學(xué)家南希·格雷斯·羅曼博士（1925-2018），她被譽(yù)為“哈勃太空望遠(yuǎn)鏡之母”，也是NASA“大天文臺計(jì)劃”（涵蓋哈勃、錢德拉X射線天文臺、已退役的康普頓伽馬射線天文臺和斯必澤太空望遠(yuǎn)鏡）背后的重要推動者。

軌道位置：日地第二拉格朗日點(diǎn)（L2），距地球約160萬公里，與詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡同軌道區(qū)域，望遠(yuǎn)鏡能保持相對穩(wěn)定的姿態(tài)且燃料消耗極低。

任務(wù)壽命：主任務(wù)周期5年，設(shè)計(jì)支持額外5年的延伸任務(wù)；望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)為可加注燃料。

數(shù)據(jù)傳輸：每天向新墨西哥、澳大利亞和日本的地面站下傳約1.4太字節(jié)原始科學(xué)數(shù)據(jù)，五年主任務(wù)期間處理后數(shù)據(jù)總量將達(dá)到約2萬太字節(jié)（20拍字節(jié)）。

發(fā)射載具：SpaceX獵鷹重型火箭，發(fā)射地點(diǎn)為NASA肯尼迪航天中心。

項(xiàng)目總成本：約43億美元。

03

—核心儀器

寬視場儀（Wide Field Instrument，WFI），一臺3億像素的紅外相機(jī)，分辨率與哈勃相當(dāng)，但視場至少大100倍。每一張圖像捕捉的天區(qū)面積超過滿月視直徑。數(shù)據(jù)獲取速度比哈勃快1000倍。它將幫助科學(xué)家探索系外行星、破解暗能量之謎，并繪制宇宙物質(zhì)分布圖。

日冕儀（Coronagraph），這是一套技術(shù)驗(yàn)證裝置，通過光學(xué)系統(tǒng)、掩星板、自適應(yīng)變形反射鏡和傳感器，阻擋恒星耀眼的光芒，揭示環(huán)繞恒星運(yùn)行的行星微弱反射光。這將為直接拍攝類地行星的下一代任務(wù)，“宜居世界天文臺”（Habitable Worlds Observatory）概念，奠定關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。

04

—三大科學(xué)目標(biāo)

暗物質(zhì)：自20世紀(jì)30年代瑞士裔美國天文學(xué)家弗里茨·茲威基發(fā)現(xiàn)星系團(tuán)中星系運(yùn)動速度異常之快、70年代維拉·魯賓在旋渦星系中發(fā)現(xiàn)類似問題以來，科學(xué)家們已經(jīng)追尋暗物質(zhì)的蹤跡長達(dá)80余年。可見的恒星、行星、星系等發(fā)光物質(zhì)僅占宇宙物質(zhì)總量的約五分之一，其余部分被稱為“暗物質(zhì)”。

羅曼望遠(yuǎn)鏡將通過弱引力透鏡效應(yīng)，測量引力如何輕微彎曲遙遠(yuǎn)星系發(fā)出的光線，繪制出迄今最全面的星系與星系團(tuán)三維分布圖，幫助天文學(xué)家在數(shù)億個星系中測量普通物質(zhì)與暗物質(zhì)的分布位置和數(shù)量，從而縮小暗物質(zhì)候選粒子的范圍。

暗能量：宇宙大爆炸之后，科學(xué)家原以為宇宙膨脹會逐漸減速，但觀測顯示星系正在以越來越快的速度彼此遠(yuǎn)離，這背后的神秘推手被稱為“暗能量”，約占宇宙總物質(zhì)能量的68%。

羅曼將通過三種互補(bǔ)手段探測暗能量：第一，弱引力透鏡，追蹤暗物質(zhì)如何“拖拽”宇宙膨脹；第二，觀測數(shù)千顆Ia型超新星，利用其恒定的本征亮度測算星系距離，并繪制延伸至約115億光年之外的三維星系圖；第三，探測重子聲學(xué)振蕩（Baryon Acoustic Oscillations），宇宙早期等離子體中留下的“聲波化石”，通過比較不同宇宙時期的振蕩尺度追蹤宇宙膨脹歷史。

系外行星：羅曼望遠(yuǎn)鏡將綜合運(yùn)用微引力透鏡、凌星和直接成像三種方法，預(yù)計(jì)發(fā)現(xiàn)約10萬顆新系外行星——相較目前已知的約6,200顆系外行星，這將是一次巨大飛躍。其中，微引力透鏡法尤其擅長探測類似太陽系內(nèi)行星的“輕量級”世界，羅曼預(yù)計(jì)將借此發(fā)現(xiàn)超過1,000顆微引力透鏡行星；凌星法則將揭示約10萬顆圍繞恒星近距離運(yùn)行的巨型高溫行星。

05

—額外的科學(xué)“紅利”

羅曼強(qiáng)大的觀測能力還將帶來意想不到的科學(xué)收獲，包括發(fā)現(xiàn)流浪行星、孤立黑洞、星震、千新星爆發(fā)、星云、宇宙空洞、星際介質(zhì)、恒星流等等。任務(wù)將采用三種主要觀測模式：

時域巡天：反復(fù)掃描大片天區(qū)，拼接成“電影”以捕捉恒星爆發(fā)或閃爍等宇宙“煙花”。

光譜學(xué)：測量數(shù)百萬個星系的距離和屬性，揭示宇宙年齡僅20-30億年時的演化歷程。

天體測量：精確追蹤銀河系塵埃遮蔽區(qū)域內(nèi)恒星的位置與運(yùn)動，大幅拓展歐空局蓋亞（Gaia）任務(wù)留下的銀河系星圖。

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—三大核心巡天計(jì)劃

羅曼計(jì)劃將75%的觀測時間用于三大核心巡天項(xiàng)目：

巡天項(xiàng)目

覆蓋范圍

主要目標(biāo)

高銀緯廣域巡天

5,100平方度 （約占全天12%）

繪制超過10億個星系，探測暗物質(zhì)與暗能量

高銀緯時域巡天

18平方度 180天觀測

預(yù)計(jì)發(fā)現(xiàn)約10萬次天體爆發(fā)事件，包括Ia型超新星

銀河系核球時域巡天

1.7平方度 438天觀測

通過微引力透鏡尋找系外行星、流浪行星及棕矮星等

此外，科學(xué)家們還可提出“總體天體物理”（General Astrophysics）觀測項(xiàng)目，首個入選項(xiàng)目“銀河系平面巡天”（Galactic Plane Survey）將在兩年內(nèi)以29天的觀測時間，繪制多達(dá)200億顆恒星，呈現(xiàn)迄今最詳盡的銀河系全景圖。

07

—與其他天文臺強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合

哈勃：羅曼的分辨率與哈勃相當(dāng)，但單張圖像覆蓋天區(qū)大100倍以上；哈勃則可對羅曼發(fā)現(xiàn)的有趣目標(biāo)進(jìn)行更細(xì)致的跟進(jìn)觀測。

韋布：兩者如同“廣角鏡頭”與“長焦鏡頭”的組合，羅曼提供宏觀視野，韋布負(fù)責(zé)精細(xì)放大。

歐幾里得（Euclid）：同樣研究暗物質(zhì)暗能量，但覆蓋天區(qū)更廣（約占全天三分之一），而羅曼在更小天區(qū)內(nèi)提供更高精度數(shù)據(jù)，兩者數(shù)據(jù)可互相校正、互補(bǔ)。

魯賓天文臺：地基可見光觀測與羅曼紅外數(shù)據(jù)結(jié)合，有助于“解blend”距離較近的天體。

宜居世界天文臺：羅曼的系外行星探測與直接成像技術(shù)將為這一未來旗艦任務(wù)鋪路。

08

—發(fā)射后時間表

羅曼發(fā)射后，團(tuán)隊(duì)將用約三個月完成一系列精心編排的展開、校準(zhǔn)與測試：

發(fā)射后5小時：太陽能板與遮光罩展開；

發(fā)射后2天：高增益天線展開，可展開孔徑蓋釋放；

發(fā)射后1周：日冕儀激活；

發(fā)射后3周：寬視場儀開機(jī)并完成初步檢測；

發(fā)射后2個月：儀器完成對準(zhǔn)與聚焦；

發(fā)射后3個月：天文臺調(diào)試完成，首批“初覽”觀測圖像發(fā)布，科學(xué)運(yùn)行正式開始。

作為NASA繼哈勃、韋布之后又一臺旗艦級太空望遠(yuǎn)鏡，羅曼太空望遠(yuǎn)鏡承載著揭開暗物質(zhì)與暗能量本質(zhì)、發(fā)現(xiàn)數(shù)十萬顆系外行星的重任。隨著望遠(yuǎn)鏡近期在肯尼迪航天中心完成垂直吊裝、發(fā)射時間較原計(jì)劃提前九個月，這場深空探索之旅的序幕正在加速拉開。

寫在最后，按照慣例，我們可以去領(lǐng)取羅曼望遠(yuǎn)鏡的“登機(jī)牌”，地址見文末（參考2）。

參考

[1]https://science.nasa.gov/blogs/roman/2026/07/06/telescope-milestone-nasas-roman-moves-vertical-ahead-of-processing/

[2]https://my.nasa.gov/specialevents/s/send-your-name-with-nancy-roman