NASA 的南希・葛瑞絲・羅曼太空望遠鏡(Nancy Grace Roman Space Telescope,簡稱羅曼)已經踏上探索「暗宇宙」的旅程。它於 2026 年 8 月 30 日美東時間上午 7 時 26 分,在佛羅里達州 NASA 甘迺迪太空中心的 39A 發射台,搭乘 SpaceX 獵鷹重型火箭成功升空。發射後,望遠鏡的太陽能板與下方儀器遮陽罩順利展開。
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隔天,羅曼在飛往目的地的途中完成首次中途修正點火。NASA 表示,這次點火持續約 3 分鐘,是兩次規劃中的軌道修正之一,用於微調前往日地拉格朗日點 2(Sun–Earth L2)的航線。
不過,發射成功不代表望遠鏡已能立即拍攝可供科學分析的影像。接下來幾個月,地面團隊仍須逐一展開設備、啟動儀器、校準光學系統,並確認整個天文台能在太空中穩定運作。
下一站:距離地球約 150 萬公里的 L2
羅曼將前往距離地球約 **100 萬英里(約 150 萬公里)**的日地 L2 區域,預計在那裡繞行一個稱為「暈軌道」(halo orbit)的軌道。L2 是太陽與地球引力共同作用下的特殊位置,能讓太空望遠鏡維持適合觀測的姿態與環境;它並不是一個固定停留的「太空平台」。
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NASA 將飛往 L2 與初期啟用、測試合併視為約 3 個月的過程。按照目前規劃,羅曼目標在 9 月下旬抵達,但實際抵達時間與後續任務進度仍可能因航線修正、設備狀態或測試結果而變動。
約 90 天調校後,才會迎來首批影像
在巡航與抵達 L2 後,工程團隊將展開一連串啟用程序,包括:
- 展開高增益天線與可展開孔徑罩;
- 啟動並檢查兩項主要科學儀器;
- 讓光學系統與偵測器達到適合觀測的狀態;
- 進行影像品質、指向精度與儀器靈敏度校準;
- 為正式科學巡天建立操作流程。
任務資料顯示,完整的調試與校準期約為 90 天。NASA 預計在 2027 年初公布「首批影像」,但這應被理解為重要的任務里程碑,而不是代表大規模例行巡天已全面展開。
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主鏡與哈勃一樣大,視野卻寬廣得多
羅曼的主鏡直徑為 2.4 公尺(7.9 英尺),與哈勃太空望遠鏡的主鏡相同。不過,羅曼搭載的廣角紅外線系統,能以更大的視野一次觀察大片天空;它的廣域紅外線相機擁有 3 億畫素,設計重點不是只捕捉單一目標的細節,而是快速建立大範圍、清晰且可比較的宇宙地圖。
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羅曼的兩項主要儀器各有不同任務:
- 廣域儀器(Wide Field Instrument):負責大規模紅外線巡天,觀察數十億個星系及其他宇宙天體,追蹤宇宙結構如何形成與演化。
- 日冕儀器(Coronagraph Instrument):屬於技術示範設備,利用遮罩與主動控制的可變形鏡面抑制恆星強光,嘗試直接拍攝並分析其他恆星周圍的行星。
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它要如何研究暗能量與暗物質?
羅曼不會直接「看見」暗物質或暗能量。這兩者目前都主要是透過對可觀測天體造成的影響來推斷。羅曼的價值,在於它能以廣闊且銳利的紅外線巡天,收集橫跨巨大宇宙體積的大量資料,降低統計誤差,並比較不同的宇宙學模型。
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暗能量:宇宙為何加速膨脹?
羅曼將測量宇宙結構的分布與成長速度,並結合以下方法:
- 弱重力透鏡:觀察前景物質如何輕微扭曲遙遠星系的光;
- 星系聚集:分析星系在宇宙中的分布模式;
- 超新星距離測量:利用特定類型超新星作為宇宙距離標尺。
這些結果可協助科學家檢驗宇宙膨脹加速的原因:暗能量是否會隨時間改變,或者現有的重力理論需要修正。
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暗物質:透過重力留下的「影子」追蹤它
暗物質不會發光,也不會直接與光產生可見互動,但它的重力會影響星系運動、星系團形狀,以及背景光的傳播路徑。羅曼的大範圍觀測將利用這些重力效應,推算暗物質在宇宙中的分布。
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尋找寒冷行星,也測試未來直接成像技術
羅曼還會對銀河系中心附近的密集星野進行微引力透鏡巡天。當前景恆星或行星恰好經過背景恆星前方時,其重力會短暫放大背景星光;透過這種現象,科學家有機會找到距離遙遠、溫度較低的行星,甚至是沒有繞行任何恆星的「自由漂浮行星」。
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日冕儀器則是另一條技術路線。它不以微引力透鏡尋找行星,而是嘗試遮蔽恆星本身的強光,讓附近原本被星光掩蓋的微弱行星訊號浮現。這項技術示範將為未來專門直接拍攝類地行星的太空任務累積經驗。
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此外,羅曼的超新星計畫將在不同宇宙年代蒐集大量、經過良好校準的 Ia 型超新星樣本,進一步強化用於暗能量研究的宇宙距離梯。
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一個由機密偵察硬體改造而來的太空望遠鏡
羅曼最引人注目的背景之一,是它的光學望遠鏡組件起初與美國國家偵察局(National Reconnaissance Office,NRO)有關。NRO 曾將一具原本為機密偵察計畫開發的望遠鏡硬體提供給 NASA。
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NASA 與產業團隊並非直接將這套硬體送上太空,而是重新設計、改造、整合並完成 qualification 測試,使其符合精密紅外線天文觀測的要求。換句話說,這是一套從偵察用途轉向基礎科學的光學硬體,最終成為羅曼任務的核心之一。
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任務成本、年限與參與機構
NASA 監察長辦公室的報告指出,羅曼任務估計總成本約為 43 億美元,高於先前估計的 39 億美元。
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任務名義上的科學運作期為 5 年,若太空船狀態與燃料等消耗品允許,目標可延長至 10 年。
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任務由 NASA 戈達德太空飛行中心管理,參與單位包括:
- NASA 噴射推進實驗室(JPL);
- 加州理工學院/IPAC;
- 太空望遠鏡科學研究所;
- NASA 艾姆斯研究中心;
- L3Harris 等產業夥伴;
- 來自不同研究機構的科學團隊與客座研究人員社群。
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以「太空天文學之母」南希・葛瑞絲・羅曼命名
這座天文台以南希・葛瑞絲・羅曼命名。她是 NASA 首位首席天文學家,也是推動太空天文學發展的關鍵人物。羅曼協助建立科學界對太空望遠鏡的支持,並推動讓哈勃與後續太空天文台得以成形的研究社群與任務架構。
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因此,這項任務的歷史意義不只在於它即將觀測哪些天體,也在於它承接了羅曼長年推動的理念:把望遠鏡送出地球大氣層,讓人類能以更穩定、更廣闊的視野研究宇宙。
目前已獲確認的是:羅曼已完成 8 月 30 日發射、太陽能板與遮陽罩部署,以及 8 月 31 日的首次航線修正。至於 9 月下旬抵達 L2、調試期的確切長度與 2027 年初影像發布,仍是可能調整的任務時程目標。