NASA羅曼太空望遠鏡8月30日升空：用超廣角紅外視野追查宇宙謎團

一部「睇闊」而不只是「睇深」的太空望遠鏡

NASA的Nancy Grace Roman Space Telescope（羅曼太空望遠鏡）是一座以近紅外線觀測為主的廣域巡天天文台。它的任務重點不是只對準一兩個天體拍攝極深、極細緻的相片，而是用高效率反覆掃描大片天空，建立宇宙中星系、行星及其他天體的統計圖像。

NASA目前安排羅曼於2026年8月30日，在佛羅里達州肯尼迪太空中心搭乘SpaceX Falcon Heavy升空，之後前往日地系統的L2拉格朗日點運作。 NASA表示，這個發射安排較之前目標提早約8個月。

由WFIRST到Nancy Grace Roman

這項任務最初名為WFIRST，即「廣域紅外線巡天望遠鏡」（Wide Field Infrared Survey Telescope）。NASA在2020年將它改名為Nancy Grace Roman Space Telescope，以紀念Nancy Grace Roman——NASA首位首席天文學家，以及推動太空天文學發展的重要人物。

羅曼的主鏡直徑為2.4米，與哈勃太空望遠鏡相同；真正令它大幅擴闊觀測能力的，是主鏡後面的Wide Field Instrument（WFI，廣域儀器）。NASA指WFI的視野至少是哈勃的100倍，因此羅曼能夠以相近的影像銳利度，一次覆蓋大得多的天空範圍。

為甚麼要掃描數以十億計的星系？

NASA估計，羅曼在任務期間可能量度約10億個星系發出的光。 這種大規模樣本有助天文學家不只研究「某一個星系發生了甚麼」，而是比較不同距離、不同年代的大量星系，從而更準確地重建宇宙的演化歷史。

這正是精密宇宙學的關鍵：樣本越大，科學家越能分辨單一觀測誤差與真正的宇宙規律。

追查暗能量：宇宙為何越膨脹越快？

暗能量是用來描述宇宙加速膨脹現象的名稱，但它的本質至今仍未確定。羅曼會結合多種觀測方法，包括：

• 星系分佈及聚集程度：量度星系在三維空間中的排列，研究宇宙結構如何隨時間形成；
• 弱引力透鏡：觀察遙遠星系的形狀如何被前景物質的引力扭曲，藉此推算沿途物質的分佈；
• Ia型超新星：利用這類超新星的亮度及距離，追蹤宇宙膨脹速度的變化。

把這些資料放在一起，研究人員可以測試暗能量是否近似「宇宙常數」，亦即一種相對固定的能量密度；同時也可檢查在極大宇宙尺度下，重力是否需要超越現有廣義相對論的描述。

暗物質：看不見，但會令光線轉彎

暗物質不會直接發光，因此望遠鏡不能像拍攝普通星體那樣直接看見它。不過，暗物質的引力會彎曲背後星系發出的光。羅曼透過量度大量星系的微小形狀變化，可以製作出大範圍的暗物質分佈圖。

這些地圖亦有助研究宇宙結構的生長速度，讓科學家比較「物質如何聚集」與「宇宙膨脹如何加速」之間的關係。

微引力透鏡：尋找凌日法漏掉的行星

羅曼其中一項重要工作，是觀察銀河系中心密集的星區。Galactic Bulge Time-Domain Survey會監測數以億計恆星的亮度，尋找由微引力透鏡造成的短暫變亮現象。

當一顆前景恆星幾乎移到背景恆星前方時，前景恆星的引力會像透鏡一樣放大背景星光。如果前景恆星旁邊有行星，行星亦可能在光變曲線上留下短暫訊號。

這種方法特別適合尋找距離母星較遠、溫度較低的行星，以及不繞任何恆星運行的流浪行星，這些目標往往不是以凌日方式搜尋的望遠鏡所擅長。NASA目前估計，羅曼利用微引力透鏡可能找到約10萬個行星；因此，外界所說的「最多20萬個」並不是NASA現時採用的主要估算數字。

冠狀儀：直接影像行星，但首先是技術示範

羅曼亦配備Coronagraph Instrument（冠狀儀）。它會利用遮光及精密光學技術壓低恆星的強光，嘗試直接影像部分附近的巨型系外行星，以及恆星周圍的塵埃和行星形成盤，並進行光譜觀測。

不過，冠狀儀的首要定位是技術示範，並非一次過完成對可居住類地行星的全面搜尋。它要驗證的技術，將可能成為未來直接研究類地行星、甚至尋找生命跡象任務的重要基礎。

會在甚麼地方工作？

發射後，羅曼會前往日地L2點，位置約在距離地球150萬公里、即約100萬英里的地方。 這個位置讓太空望遠鏡可以相對穩定地與地球一同繞太陽運行，並有利於維持觀測方向及熱環境。

NASA列出的羅曼名義任務期約為5年，目標則是延長至10年。 2026年7月，工程人員已在肯尼迪太空中心的Payload Hazardous Servicing Facility完成注入約290美制加侖、約1,100公升聯氨。這些燃料會在望遠鏡與火箭分離後，用於修正航線及維持軌道。

NASA的技術資料亦列出每日約11太比特的資料量，以及每秒250至500兆位元的下傳速度。 至於「每年產生500TB資料」或「一個月完成哈勃要一世紀的工作」等說法，目前在所提供的高權威資料中未有足夠支持，不能當作已確定的官方數字。

與韋伯不是競爭，而是分工

羅曼與James Webb Space Telescope（JWST，詹姆斯・韋伯太空望遠鏡）並不是互相取代。兩者的強項不同：

• 羅曼以大視野、近紅外線巡天及大量天體統計為主，適合找出罕見目標、繪製大尺度宇宙結構；
• 韋伯則更適合對選定的星系、恆星或系外行星作深入、細緻的觀測。

換句話說，羅曼可以先在宇宙「大海」中撒網，找出值得細看的目標，再交由韋伯作深入追蹤。這種先廣後深的配合，可能令暗能量、暗物質及系外行星研究由個別案例，推進至更完整的宇宙人口普查。