NASA的Nancy Grace Roman太空望遠鏡,現時瞄準於2026年8月30日(星期日)美東時間上午7時26分升空。它會搭乘SpaceX Falcon Heavy重型火箭,由佛羅里達州NASA甘迺迪太空中心的39A發射台出發。2
不過,這個日期仍然只是發射目標,並非百分百落實的保證。如果太空望遠鏡、火箭或地面設備準備未完成,NASA及合作夥伴仍可押後升空。14
升空後要飛往哪裏?
發射後,羅曼將前往距離地球約150萬公里(約100萬英里)的日地第二拉格朗日點,即俗稱的L2。這個位置會是望遠鏡長期工作的基地。135
到達L2後,羅曼不會即時開始大規模觀測。工程人員預計需要約3個月進行測試及啟用工作,包括展開、檢查和校準各項系統,之後才會正式投入科學任務。3547
任務的主要觀測期計劃為5年,但如果燃料、儀器及其他系統狀況許可,任務目標可延長至10年。35
同哈勃一樣大,但一次睇得闊100倍
羅曼並不是要取代哈勃,而是扮演一部「廣角宇宙巡天」望遠鏡的角色。它的主鏡直徑為2.4米,與哈勃一樣大,儀器亦可提供相若的靈敏度及解像度。1931
真正關鍵在於視野:羅曼的廣角儀器(Wide Field Instrument)每次指向天空時,可覆蓋至少比哈勃大100倍的天空範圍。1933
簡單講,哈勃及詹姆斯・韋布太空望遠鏡較適合集中火力研究個別星系、星雲或其他目標;羅曼則可以先快速掃描大片天空,找出大量值得深入研究的星系、短暫爆發事件及可能存在的行星系統,再交由哈勃、韋布、Vera C. Rubin天文台或地面望遠鏡作詳細跟進。3337
用星系追查暗物質與暗能量
羅曼的核心科學任務,是利用大規模紅外線巡天,研究星系在宇宙中的分布,以及它們的形狀和距離如何隨宇宙時間演變。
這些數據有助科學家了解暗物質和暗能量。暗物質本身看不見,但可以透過對其他天體造成的重力影響推斷其存在;暗能量則是與宇宙加速膨脹有關、至今仍未完全理解的神秘因素。1718
NASA估計,羅曼在任務期間可能量度超過10億個星系發出的光,而其中規模最大的巡天計劃,預計會涵蓋數以億計的星系。717
望遠鏡亦會搜尋系外行星及其他紅外線天體。由於一次可以睇到非常廣闊的天空,羅曼特別適合捕捉罕見天體,以及那些可能只在短時間內出現的亮度變化。
每日數據量約11太比特
羅曼的觀測能力,亦意味着它會製造極為龐大的數據洪流。NASA列出的預計數據量約為每日11太比特,即約1.4太位元組原始數據;技術文件則估算每年約有4拍位元組資料。3435
NASA亦預計,羅曼在首5年拍攝的天空面積,可能超過哈勃首30年觀測總量的50倍。33
這些數字屬於任務預測,並非保證一定達到的結果,但已經說明羅曼的主要定位:不是只拍攝幾張極精細的宇宙照片,而是建立一幅廣闊、持續和一致的紅外線宇宙地圖。
NASA表示,羅曼的觀測數據會在完成觀測後數日內公開,讓任務團隊以外的研究人員都可以使用這個資料庫。38
日冕儀:先測試直接影像系外行星技術
羅曼搭載兩項主要儀器:廣角儀器,以及日冕儀(Coronagraph Instrument)。日冕儀主要是技術示範,並不是羅曼日常大規模巡天的主力相機。1932
日冕儀的做法,是抑制宿主恆星極強的光芒,讓附近微弱得多的天體有機會被偵測到。羅曼的技術目標包括達到約10⁻⁸至10⁻⁹的後處理對比度,用來測試直接拍攝及分析系外行星的方法。3234
這項示範有望為未來更直接研究太陽系外行星的太空任務奠定技術基礎。不過,這不等於羅曼會日常拍到一幅幅地球類行星的清晰「肖像畫」;它首先要證明的是相關觀測技術是否可行。
多國合作,亦要靠其他望遠鏡接力
羅曼由NASA多個中心、太空望遠鏡科學研究所、工業合作夥伴及國際團隊共同發展和運作。歐洲太空總署(ESA)、日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)、法國國家太空研究中心(CNES)及德國馬克斯・普朗克學會,都是被列出的合作單位。4243
日本JAXA參與日冕儀相關工作、協調觀測及通訊基礎設施。NASA亦把JAXA的GREAT網絡列為羅曼的地面站資源之一,而位於日本長野的JAXA設施預計會接收羅曼的觀測數據。354748
羅曼的科學價值,還取決於它能否與其他觀測設施互相配合。它負責大範圍「搵目標」,而哈勃、韋布、Vera C. Rubin天文台及其他地面設施,就可以再深入研究其中最重要或最異常的天體。3337
最大發現,可能根本未有人預計到
羅曼有清晰的任務目標,包括量度暗能量及暗物質的特性、繪製星系分布圖,以及研究行星系統。但每當望遠鏡以大範圍、高靈敏度方式掃描天空,往往都會發現原本不在計劃之內的現象。
紅外線靈敏度、哈勃級解像度,加上遠比哈勃廣闊的視野,將令羅曼有機會找出罕見天體、瞬變事件,以及過去難以持續觀察的大尺度宇宙結構。
所以,羅曼帶來的未必只有現有問題的答案,亦可能會帶來一批天文學家目前甚至未想到要提出的新問題。