羅曼太空望遠鏡

羅曼太空望遠鏡做咗彩現嘅立體模型

南茜·格蕾絲·羅曼太空望遠鏡（簡稱羅曼或者羅曼太空望遠鏡，前稱為廣角紅外巡天望遠鏡或WFIRST）係美國太空總署（NASA）開發緊嘅一個紅外線太空望遠鏡，預喺2027年5月之前射去太陽-地球L₂軌道。

羅曼太空望遠鏡係基於一個現有嘅2.4 m（7.9 ft）闊嘅視野主鏡，並且會攜帶兩個科學儀器。廣角儀器（WFI）係一個300.8百萬像素嘅多波段可見光同近紅外線相機，提供同哈勃太空望遠鏡一樣嘅影像清晰度，視野達到0.28平方度，係哈勃影像相機嘅100倍。日冕儀（CGI）係一個高對比度、細視野嘅相機同光譜儀，覆蓋咗可見光同近紅外線波長，仲用咗新嘅星光抑制技術。

根據2024年5月21日嘅報告，呢個望遠鏡嘅目標包括利用引力微透鏡搵系外行星，探討埋宇宙年表同宇宙結構嘅增長，用嚟測量暗能量嘅影響，驗證廣義相對論嘅一致性同時空嘅曲率。

羅曼太空望遠鏡係由美國國家研究委員會喺2010年嘅天文學與天體物理學十年調查中推薦為未來十年天文學嘅首要任務。2026年2月17日，羅曼太空望遠鏡獲批發展同發射。 喺2020年5月20日，美國太空總署署長占·布里登斯廷宣布呢個任務會命名為南茜·格蕾絲·羅曼太空望遠鏡，以紀念前NASA天文學主任喺天文學領域嘅貢獻。 截至2024年5月，羅曼太空望遠鏡預計會喺獵鷹重型火箭上發射，根據合同規定，發射準備時間為2026年10月，支持NASA嘅2027年5月發射承諾。

任務發展

望遠鏡嘅3D模型

羅曼太空望遠鏡嘅設計同多個由美國國家航空航天局（NASA）同美國能源部（DOE）合作提出嘅聯合暗能量任務（JDEM）嘅設計有淵源。

原本嘅設計叫做 WFIRST 參考任務1，喺2011年至2012年研究過，呢個設計係一個直徑1.3 m（4.3 ft）嘅無遮擋三鏡消像散望遠鏡。 佢包含一個單一嘅儀器，一個從可見光到近紅外線嘅成像/無縫棱鏡光譜儀。

2012年，另一個可能性出現：NASA可以用一個美國國家偵察辦公室（NRO）捐贈嘅哈里斯公司製造嘅二手望遠鏡嚟完成同WFIRST計劃一樣嘅任務。NRO提供咗兩部望遠鏡，同哈勃太空望遠鏡一樣大，但焦距較短，所以視野較廣。 雖然望遠鏡只佔任務成本嘅一小部分，且NRO設計嘅邊界條件可能會令總成本高於全新設計，但呢個提供咗重要嘅政治推動力。呢個任務概念，叫做WFIRST-AFTA（專注於天體物理嘅望遠鏡資產），由一個科學同技術團隊進行成熟化研究； 呢個任務而家係NASA唯一現時對NRO望遠鏡使用嘅計劃。 羅曼嘅基本設計包括咗一個日冕儀，用嚟進行直接成像嘅觀測。

曾經研究過幾個WFIRST/羅曼嘅實施方案。呢啲方案包括聯合暗能量任務-Omega配置、一個臨時設計參考任務，配置一個1.3 m（4.3 ft）嘅望遠鏡，配置一個1.3 m嘅望遠鏡。

科學目標

羅曼太空望遠鏡嘅科學目標係要解答啲宇宙學同埋系外行星研究入面嘅尖端問題，包括：

• 解答暗能量嘅基本問題，呢啲同歐洲太空總署（ESA）嗰個「歐幾里得」任務係互補嘅。問題包括：宇宙加速係咪因為有新嘅能量成分，定係因為廣義相對論喺宇宙嘅尺度上失效？如果係新嘅能量成分，佢嘅能量密度喺空間同時間上係咪穩定，定係喺宇宙歷史中有變化？羅曼會用三種唔同嘅方法去探測暗能量：重子聲波振盪、觀測遙遠嘅超新星、同埋弱引力透鏡效應。

• 完成一個系外行星普查，幫我哋解答有關宇宙入面有冇生命潛力嘅新問題：好似我哋太陽系咁嘅系統係咪常見？行星系統中嗰啲冷冰冰嘅外圍地方有咩類型嘅行星？咩因素決定地球呢啲類型行星嘅宜居性？呢個普查會用一種技術，呢種技術可以搵到質量只有月球幾倍嘅系外行星，叫引力微透鏡效應。仲會包括一個樣本，揾到啲可能質量細到好似火星咁嘅自由漂浮行星。

• 設立一個「客席調查員」模式，咁啲研究可以解答關於我哋銀河同埋宇宙嘅各種問題。

• 提供一個用嚟影系外行星嘅日冕儀，呢個會畀我哋影到附近啲星嘅行星嘅第一批直接相同埋光譜，好似我哋自己嗰啲巨型行星咁。

• 偵測原始黑洞。

儀器

呢個望遠鏡會攞住兩個儀器。

• • WFI:** 廣域儀器（WFI）係一個300.8百萬像素嘅相機，提供多波段嘅可見光到近紅外線（0.48至2.30微米）影像 。佢用一個寬頻濾鏡同六個窄頻濾鏡。用基於HgCdTe嘅焦平面陣列，佢可以以0.11角秒嘅解析度捕捉0.28平方度嘅視場。呢個偵測器陣列由18個Teledyne公司提供嘅H4RG-10偵測器組成 。佢仲攞住高分辨率嘅光柵同低分辨率嘅棱鏡組件，用嚟做廣域無縫光譜測量。

• • CGI:** 日冕儀（CGI）係一個高對比度嘅日冕儀，涵蓋較短嘅波長（575納米至825納米），佢用雙可變形鏡去壓制星光。佢目標係要做到億分之一嘅星光壓制，令我哋可以探測到同主星只有0.15角秒分隔嘅行星，並進行光譜分析 。CGI嘅目標係成為一個技術示範，為未來大型太空觀測站上嘅系外行星影像儀器（例如可居住世界天文台）鋪路。

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  羅曼太空望遠鏡嘅廣域儀器焦平面工程測試單位，入面有18個非飛行版嘅H4RG-10偵測器，由Teledyne公司提供
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  主鏡
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  日冕儀嘅色彩濾鏡組件
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  羅曼日冕儀嘅焦平面遮罩

機構、合作夥伴同合約

羅曼太空望遠鏡嘅高增益天線，直徑5.6呎（1.7米），重24磅（10.9公斤）。

羅曼計劃辦公室位於美國馬里蘭州格林貝爾特嘅NASA戈達德太空飛行中心，負責整個項目管理。戈達德中心仲領導廣域儀器、航天器同望遠鏡嘅開發。至於日冕儀，係由加州帕薩迪納嘅NASA噴射推進實驗室研發。羅曼嘅科學支援活動由幾個機構分擔，包括科學操作中心位於馬里蘭州巴爾的摩嘅太空望遠鏡科學研究所，位於加州帕薩迪納嘅紅外線處理與分析中心，以及戈達德太空飛行中心。

合作夥伴

四個國際夥伴，分別係法國嘅法國國家太空研究中心（CNES）、歐洲太空總署（ESA）、日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）同德國馬克斯·普朗克天文研究所，已經加入NASA嘅行列，提供唔同嘅組件同科學支援畀羅曼計劃。由2016年開始，NASA就表達咗對ESA貢獻嘅興趣，特別係航天器、日冕儀同地面站嘅支援。日冕儀方面，歐洲同日本都有所貢獻。2018年，德國馬克斯·普朗克天文研究所嘅一個貢獻方案亦喺考慮當中，即係為日冕儀內嘅遮星遮罩提供濾鏡輪。2016年，日本嘅宇宙航空研究開發機構（JAXA）建議為日冕儀添加一個偏振模塊同偏振補償器。羅曼擁有準確嘅偏振能力，可能會加強對系外行星同行星盤嘅科學研究，因為呢啲對象通常會顯示偏振現象。地面支援由NASA位於白沙嘅新地面站、日本嘅美佐深空站同澳洲嘅歐洲太空總署新諾西亞站提供。

建設合約

2018年5月，NASA頒發咗一份多年合約畀波爾航天公司，負責提供羅曼望遠鏡廣域儀器嘅關鍵部件（WFI光學機械裝置）。2018年6月，NASA頒發咗另一份合約畀泰萊達科技公司，負責提供廣域儀器嘅紅外線探測器。到2018年11月30日，NASA宣布佢哋已經將光學望遠鏡組件嘅合約授予紐約州羅徹斯特嘅哈里斯公司。

圖片集

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  模擬嘅仙女座星系部分影像
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  呢幅模擬影像展示咗超過五千萬顆星喺仙女座嘅紅光同紅外線嘅樣子，顯示出WFIRST嘅效果
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  呢幅合成圖顯示咗羅曼太空望遠鏡模擬嘅仙女座範圍。羅曼淨係需要對準幾次就影到仙女座嘅主要部分，速度快過哈勃近1500倍。