从WFIRST到“罗曼”

这项任务最初名为WFIRST，即“宽视场红外巡天望远镜”（Wide Field Infrared Survey Telescope）。2020年，NASA以南希·格蕾丝·罗曼的名字为任务重新命名。罗曼是NASA首任首席天文学家，也是推动空间天文学发展的重要人物，常被称为“哈勃太空望远镜之母”。

望远镜的主镜直径为2.4米，与哈勃相同。但决定其“广角”优势的关键并不只是主镜，而是主镜后方的宽视场仪（WFI）。NASA称，WFI的视野至少是哈勃的100倍，因此罗曼能在保持接近哈勃图像清晰度的同时，一次覆盖更大的天空区域。

NASA预计，罗曼在任务期间可能测量约10亿个星系发出的光。如此庞大的样本量，将帮助科学家从“个别天体研究”推进到更精确的宇宙学统计分析。

它将如何研究暗能量和暗物质？

暗能量被认为与宇宙加速膨胀有关，但它究竟是什么，仍是现代宇宙学最重要的未解问题之一。罗曼将通过多种方法交叉测量，包括：

• 星系分布与聚集：绘制星系在三维空间中的分布，追踪宇宙结构如何随时间形成；
• 弱引力透镜：测量遥远星系形状受到前景物质引力影响后的细微变化；
• Ia型超新星：利用这类爆炸恒星的亮度和距离，研究宇宙膨胀历史。

弱引力透镜尤其重要。前景星系团或其他物质会弯曲经过的光线，造成背景星系形状的微小扭曲。通过统计大量星系的扭曲程度，科学家可以反推出不可直接看见的暗物质分布。

把宇宙膨胀速度与结构增长情况放在一起比较，可以检验暗能量是否始终像“宇宙学常数”那样发挥作用，也可以寻找大尺度上偏离现有引力理论的迹象。

用引力微透镜寻找“难以发现”的行星

罗曼的系外行星任务将重点观测银河系中心附近拥挤的恒星区域。它会持续监测数亿颗恒星的亮度，寻找引力微透镜现象。

当一颗前景恒星从地球视线方向上经过背景恒星附近时，前景恒星的引力会像透镜一样放大背景恒星的光。如果前景恒星周围有行星，行星也可能在光变曲线上留下短暂的异常信号。

这种方法不要求行星从恒星前方“凌日”，因此特别适合发现距离母星较远的寒冷行星，甚至是没有恒星相伴、独自在银河系中漂浮的行星。NASA目前给出的估计是，罗曼可能通过引力微透镜找到约10万颗行星。

因此，“最多20万颗系外行星”这一数字并不是当前NASA资料中的主流估计，不能与NASA现行的约10万颗预测混为一谈。

日冕仪：直接拍摄系外行星的技术试验

罗曼还搭载日冕仪（Coronagraph Instrument）。恒星通常比其周围的行星亮得多，强烈星光会掩盖行星本身。日冕仪的作用，就是尽可能压制恒星炫光，让附近较暗的巨型系外行星和正在形成行星的尘埃盘显现出来。

不过，日冕仪的主要定位是技术验证，并不是罗曼的核心巡天仪器。它将测试高对比度成像和光谱观测技术，为未来直接研究潜在宜居世界的空间任务积累经验。

发射前准备与任务寿命

罗曼的名义任务寿命为5年，目标是运行10年。在发射准备方面，NASA团队已经在肯尼迪航天中心为望远镜装载约290加仑、约1100升的联氨推进剂。这些推进剂将在望远镜与火箭分离后，用于轨道调整以及前往日地L2点的飞行。

在发射前，工程团队还需要完成检查、动力测试、发射演练，并将望远镜与火箭上面级整合，随后安装保护性整流罩。具体发射时间仍可能因天气、技术状态或其他发射条件发生变化。

罗曼与韦布望远镜如何分工？

罗曼并不是“另一个韦布”，两者的优势恰好互补。

**詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）**擅长对选定天体进行深度、精细的红外观测，适合研究单个星系、恒星形成区或行星系统的细节。罗曼则更像一台宇宙级广角相机：它能够高效覆盖大片天空，建立大规模天体样本，并寻找罕见或具有统计意义的目标。

这些目标随后可以交给韦布进行更深入的“特写式”研究。换句话说，罗曼负责回答“宇宙中有多少、分布在哪里、总体规律是什么”，韦布则更适合继续追问“其中一个目标的细节究竟是什么”。

需要谨慎看待的几个数字

围绕罗曼的报道中出现过一些醒目的数字，但并非都得到同等程度的官方支持：

• NASA官方资料支持其宽视场仪视野至少是哈勃的100倍，而不是50倍；
• NASA当前关于引力微透镜行星发现量的估计约为10万颗，而不是确定的20万颗；
• 现有高权威资料不足以确认“每年产生500TB数据”以及“一个月完成哈勃需要一个世纪才能完成的银河系观测”等精确说法。

真正让罗曼具有突破性意义的，并不是某一个孤立的宣传数字，而是它把哈勃级别的成像精度、近红外观测能力和超大视场结合起来。它将以“统计宇宙学”的方式，系统追踪星系、暗物质、超新星和行星系统的分布，从而帮助科学家重新检验宇宙膨胀、引力和行星形成的基本理论。

从WFIRST到“罗曼”

这项任务最初名为WFIRST，即“宽视场红外巡天望远镜”（Wide Field Infrared Survey Telescope）。2020年，NASA以南希·格蕾丝·罗曼的名字为任务重新命名。罗曼是NASA首任首席天文学家，也是推动空间天文学发展的重要人物，常被称为“哈勃太空望远镜之母”。

望远镜的主镜直径为2.4米，与哈勃相同。但决定其“广角”优势的关键并不只是主镜，而是主镜后方的宽视场仪（WFI）。NASA称，WFI的视野至少是哈勃的100倍，因此罗曼能在保持接近哈勃图像清晰度的同时，一次覆盖更大的天空区域。

NASA预计，罗曼在任务期间可能测量约10亿个星系发出的光。如此庞大的样本量，将帮助科学家从“个别天体研究”推进到更精确的宇宙学统计分析。

它将如何研究暗能量和暗物质？

暗能量被认为与宇宙加速膨胀有关，但它究竟是什么，仍是现代宇宙学最重要的未解问题之一。罗曼将通过多种方法交叉测量，包括：

• 星系分布与聚集：绘制星系在三维空间中的分布，追踪宇宙结构如何随时间形成；
• 弱引力透镜：测量遥远星系形状受到前景物质引力影响后的细微变化；
• Ia型超新星：利用这类爆炸恒星的亮度和距离，研究宇宙膨胀历史。

弱引力透镜尤其重要。前景星系团或其他物质会弯曲经过的光线，造成背景星系形状的微小扭曲。通过统计大量星系的扭曲程度，科学家可以反推出不可直接看见的暗物质分布。

把宇宙膨胀速度与结构增长情况放在一起比较，可以检验暗能量是否始终像“宇宙学常数”那样发挥作用，也可以寻找大尺度上偏离现有引力理论的迹象。

用引力微透镜寻找“难以发现”的行星

罗曼的系外行星任务将重点观测银河系中心附近拥挤的恒星区域。它会持续监测数亿颗恒星的亮度，寻找引力微透镜现象。

当一颗前景恒星从地球视线方向上经过背景恒星附近时，前景恒星的引力会像透镜一样放大背景恒星的光。如果前景恒星周围有行星，行星也可能在光变曲线上留下短暂的异常信号。

这种方法不要求行星从恒星前方“凌日”，因此特别适合发现距离母星较远的寒冷行星，甚至是没有恒星相伴、独自在银河系中漂浮的行星。NASA目前给出的估计是，罗曼可能通过引力微透镜找到约10万颗行星。

因此，“最多20万颗系外行星”这一数字并不是当前NASA资料中的主流估计，不能与NASA现行的约10万颗预测混为一谈。

日冕仪：直接拍摄系外行星的技术试验

罗曼还搭载日冕仪（Coronagraph Instrument）。恒星通常比其周围的行星亮得多，强烈星光会掩盖行星本身。日冕仪的作用，就是尽可能压制恒星炫光，让附近较暗的巨型系外行星和正在形成行星的尘埃盘显现出来。

不过，日冕仪的主要定位是技术验证，并不是罗曼的核心巡天仪器。它将测试高对比度成像和光谱观测技术，为未来直接研究潜在宜居世界的空间任务积累经验。

发射前准备与任务寿命

罗曼的名义任务寿命为5年，目标是运行10年。在发射准备方面，NASA团队已经在肯尼迪航天中心为望远镜装载约290加仑、约1100升的联氨推进剂。这些推进剂将在望远镜与火箭分离后，用于轨道调整以及前往日地L2点的飞行。

在发射前，工程团队还需要完成检查、动力测试、发射演练，并将望远镜与火箭上面级整合，随后安装保护性整流罩。具体发射时间仍可能因天气、技术状态或其他发射条件发生变化。

罗曼与韦布望远镜如何分工？

罗曼并不是“另一个韦布”，两者的优势恰好互补。

**詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）**擅长对选定天体进行深度、精细的红外观测，适合研究单个星系、恒星形成区或行星系统的细节。罗曼则更像一台宇宙级广角相机：它能够高效覆盖大片天空，建立大规模天体样本，并寻找罕见或具有统计意义的目标。

这些目标随后可以交给韦布进行更深入的“特写式”研究。换句话说，罗曼负责回答“宇宙中有多少、分布在哪里、总体规律是什么”，韦布则更适合继续追问“其中一个目标的细节究竟是什么”。

需要谨慎看待的几个数字

围绕罗曼的报道中出现过一些醒目的数字，但并非都得到同等程度的官方支持：

• NASA官方资料支持其宽视场仪视野至少是哈勃的100倍，而不是50倍；
• NASA当前关于引力微透镜行星发现量的估计约为10万颗，而不是确定的20万颗；
• 现有高权威资料不足以确认“每年产生500TB数据”以及“一个月完成哈勃需要一个世纪才能完成的银河系观测”等精确说法。

真正让罗曼具有突破性意义的，并不是某一个孤立的宣传数字，而是它把哈勃级别的成像精度、近红外观测能力和超大视场结合起来。它将以“统计宇宙学”的方式，系统追踪星系、暗物质、超新星和行星系统的分布，从而帮助科学家重新检验宇宙膨胀、引力和行星形成的基本理论。