
内窥南希·格蕾丝·罗曼空间望远镜,NASA下一个伟大的天文台
罗曼空间望远镜的视觉化效果。(图片来源:NASA戈达德航天飞行中心科学可视化工作室)NASA距离发射下一个重要的空间天文台只剩几天时间。南希·格蕾丝·罗曼空间望远镜定于8月30日搭乘SpaceX猎鹰重型火箭从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射,目标是距离地球大约930,000英里(150万公里)的地方。与詹姆斯·韦布太空望远镜不同,后者为了深度观察天空中小而特定的区域而牺牲了全景视野,罗曼空间望远镜则是为规模而建。它的视场比哈勃太空望远镜大100倍,这意味着在其首个五年任务计划中,它将捕捉到的天空图像是哈勃在其前三十年中捕捉到的图像的50倍以上。凭借这样的覆盖范围,NASA预计罗曼将绘制大约200亿颗恒星的地图,测量超过十亿个星系的光,并发现多达200,000个新的系外行星。让这一任务成为可能的仪器藏在望远镜内,奇怪的是,它的外形看起来像一架停在空中的直升机。望远镜前端的鼻子部分容纳了望远镜,而一对平坦的太阳能电池板向两侧展开,顶部则有一个天线,这种相似性实际上为理解罗曼任务的关键仪器提供了方便。望远镜就像直升机的鼻子中包含重要的导航和可视化仪器一样,罗曼的前端是望远镜所在的地方,它收集星光并将其送往后面的科学仪器。望远镜的核心是一个直径为7.9英尺(2.4米)的主镜,大小与哈勃相同,而前端则有一个直径不到2英尺(0.5米)的次级镜。根据NASA的说法,这两个镜子都保持在冷却状态,温度约为华氏19度(摄氏-7度),以防止望远镜自身的热量干扰观测。一个显示罗曼空间望远镜及其各种仪器的示意图。(图片来源:NASA戈达德航天飞行中心科学可视化工作室)为了保持望远镜的最佳光学工作状态,使用了可展开的光圈盖(DAC)。DAC位于罗曼最前端,一旦天文台到达轨道,它就会弹开,阻挡杂散光进入望远镜的管道,并在整个任务期间保护望远镜的敏感光学设备。太阳能阵列阳光遮罩直升机的翅膀看起来与罗曼两侧展开的平坦面板非常相似——但这些面板是为了提供电力而不是升力。太阳能阵列阳光遮罩(SASS)由六个太阳能电池板组成。两个保持固定在航天器上,而四个将在罗曼到达轨道后展开。朝向太阳的阵列产生了为天文台供电所需的电力。它还在航天器的大部分上方投下阴影,有助于将敏感仪器保持在所需的低温。罗曼空间望远镜的太阳能电池板。(图片来源:NASA/Jolearra Tshiteya)宽视场仪器任务的主力是宽视场仪器(WFI),本质上是一个巨型红外相机,具有如此强大的能力和灵敏度,以至于每张图像捕捉的天空一块比从地球上看到的满月还要大。得益于18个以弧形排列的探测器马赛克,每个探测器都具有超过1600万像素,可以收集来自天文源的光并将其转换为最终可以转化为图像的电信号。由于每张图像覆盖如此巨大的视场,科学家们预计几乎每次曝光都将包含大量信息。主要技术员比利·凯姆于2021年2月8日在马里兰州NASA戈达德航天飞行中心安装WFI的盖板。(图片来源:NASA/Chris Gunn)这些数据将帮助科学家揭示关于其他恒星周围行星系统的新见解,并绘制物质在宇宙中的结构和分布,提供关于难以捉摸的暗能量本质的新线索。日冕仪日冕仪被昵称为“星视镜”,旨在阻挡恒星的耀眼光芒,以便轨道上的行星可以显现出来——包括那些远比科学家目前可以观察到的更暗的行星。该仪器通过使用两个可变形镜子实现,该镜子配备了数千个微型驱动器。当星光通过望远镜时,这些驱动器会实时微调镜子的形状,修正望远镜光学系统中的瑕疵,这些瑕疵的大小仅比DNA的一根线还要小。专门设计的遮罩与镜子配合,抑制光在内部边缘附近弯曲的方式,从而共同显著减弱恒星的光辉,同时允许一些微弱的轨道行星的光线透过。
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