NASA的下一个“大型天文台”启动任务，拓宽我们对宇宙的视野

# NASA下一代"伟大天文台"启动任务，拓展人类宇宙视野 来源：https://arstechnica.com/space/2026/08/nasas-next-great-observatory-begins-mission-to-widen-our-view-of-the-universe/ "我们需要超过五十万台4K电视，才能完整显示我们最大规模巡天任务中单张罗曼影像。" [罗曼太空望远镜搭乘SpaceX猎鹰重型火箭升空。图片来源：SpaceX] NASA耗资43亿美元的南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜配备3亿像素相机，其镜面源自经翻新的间谍卫星光学系统。该望远镜于周日从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空，旨在揭示驱动宇宙运行的神秘力量。 此次任务将延续NASA其他著名天文台的观测能力，其视场比哈勃太空望远镜宽100倍，并与詹姆斯·韦伯太空望远镜（https://arstechnica.com/science/2024/12/latest-james-webb-data-hints-at-new-physics-in-universes-expansion/）的开创性工作形成互补。罗曼是本世纪第二个升空的NASA主导天体物理学任务，此前只有2021年发射的韦伯（https://arstechnica.com/space/2024/11/more-and-more-astronomers-are-eager-to-use-the-james-webb-space-telescope/）执行过类似使命。 与曾经历多年延误（https://arstechnica.com/science/2022/01/whats-left-for-the-webb-telescope-now-waggling-mirrors-turning-on-instruments/）才进入太空的韦伯不同，罗曼在NASA承诺的2027年5月发射期限前九个月就抵达发射场。 "罗曼正是我们希望在整个NASA体系中看到的成功典范，"NASA局长贾里德·艾萨克曼表示，"提前交付且未超预算，这项任务凝聚了NASA团队与工业界合作伙伴十余年的奉献。如今，罗曼将为我们绘制新的宇宙图谱，突破发现边界，并展现美国航天计划将宏伟雄心与严谨执行相结合所能达到的高度。" SpaceX猎鹰重型火箭以雷霆之势将罗曼送入太空。这艘搭载27台煤油燃料主发动机的运载火箭于美国东部时间周日7时25分（协调世界时11时25分）从肯尼迪航天中心39A发射复合体腾空而起。火箭在黎明时分冲入云霄，飞越北大西洋后释放两个可重复使用侧助推器返回卡纳维拉尔角，随后将罗曼送往距离地球达月球四倍远的轨道。 加注燃料后，罗曼重约2万磅（9公吨），完全填满猎鹰重型火箭的有效载荷整流罩。火箭将天文台送往日地拉格朗日L2点附近的观测站——这个距地球约100万英里（150万公里）的引力平衡点。 "这是一台大型航天器，"罗曼任务发射主管丹顿·吉布森表示，"我们需要猎鹰重型火箭全部500万磅的推力，而它表现得完美无缺。" 罗曼抵达L2点运行轨道约需三个月时间。地面团队将在转运期间激活并校准天文台，科学家们计划在今年年底前发布首批科学图像。 [罗曼太空望远镜在佛罗里达州肯尼迪航天中心进行发射准备的场景。图片来源：NASA/悉尼·罗德] ## 镜中之镜：命名与镜面传承 NASA以南希·格蕾丝·罗曼的名字命名此任务——她是该机构首位首席天文学家，也是太空望远镜的先驱倡导者。在NASA任职期间，罗曼为后来的哈勃望远镜项目争取到科学界支持与国会资金。她于1979年从NASA领导岗位退休，2018年逝世。NASA于2020年宣布，将当时称为宽视场红外巡天望远镜（WFIRST）的下一代伟大天文台命名为罗曼太空望远镜。 工程师们耗时近十年，围绕美国国家侦察局（政府间谍卫星机构）捐赠给NASA的直径7.9英尺（2.4米）望远镜组装天文台。其主镜尺寸与哈勃望远镜相同。 NASA于2012年获得两台NRO间谍望远镜，科学家很快将其中一台指定用于罗曼任务。该机构尚未确定第二台望远镜的用途。NRO在取消某监视卫星项目后宣布这些望远镜成为"剩余资产"。 现成望远镜的突然可用促使WFIRST进行重新设计。当时仍在图纸阶段的天文台规模扩大近一倍以容纳该望远镜，这既提升了观测能力也增加了成本。地面团队还需重新配置镜面以改变其"光学参数"，适应更低的工作温度。 "这绝非简单的即插即用，"NASA戈达德太空飞行中心罗曼望远镜高级项目科学家朱莉·麦克纳里表示。 罗曼于2020年通过NASA的关键设计评审，此后任务开发始终按预算推进且进度快于预期。 [南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜直径7.9英尺的抛光主镜原本为美国政府间谍卫星建造。图片来源：NASA/克里斯·冈恩] NASA科学任务部主任妮基·Fox将罗曼称为望远镜中的"瑞士军刀"。它将巡天观测12%的天区——这比例看似不大，却远超哈勃在轨36年来观测的0.1%天区面积。 "罗曼的宽视场与高速巡天能力将揭示无数宇宙天体，同时照亮暗能量与暗物质之谜，"Fox表示，"任务期间，罗曼将发现数万颗新行星、数十亿个星系、数千颗超新星及数百亿颗恒星。而且这一切都在比哈勃快约1000倍的速度下完成...换算而言，罗曼一个月的工作量相当于哈勃一个世纪的成果。" ## 谁是宇宙最美发现者？ 宇宙学家渴望深入研究暗能量——根据宇宙标准模型，这种无形力量占宇宙总量的约70%，并驱动宇宙加速膨胀。暗物质占宇宙总量略超四分之一，其余宇宙则由可见可触的普通原子与分子构成。 但标准模型可能需要修正（https://arstechnica.com/science/2024/04/dark-energy-might-not-be-constant-after-all/）。"罗曼的惊人发现或将证实当前线索——我们的宇宙标准模型存在谬误，并指引我们找到正确方向，"麦克纳里表示。 "罗曼一个月的观测数据就能扫描整个银河系，探测到星系内最多半数的恒星，"麦克纳里说，"这将本身构成一个远超现有所有目录的天文天体数据库。" "我们的主巡天任务将持续一年以上，规模将极为庞大，"她补充道，"我们需要超过五十万台4K电视才能完整显示罗曼最大巡天中的单张影像。为便于理解其规模：这些电视将覆盖曼哈顿45个街区，或完全覆盖优胜美地国家公园的酋长岩。" 罗曼的宽视场仪器赋予天文台广阔视野。这款近红外相机能拍摄比满月亮度更大的天区图像，使罗曼得以绘制星系团等巨型结构，以及构成宇宙网的大规模物质与暗物质纤维。 "打个比方，哈勃和韦伯仿佛通过锁孔窥视宇宙，而南希·格蕾丝·罗曼将直接踹开大门，"Fox说道，"但罗曼不仅是以更快速度重复哈勃与韦伯的科学工作，更在开展根本性不同的科学探索——这是前两者无法独立完成的。三大旗舰望远镜将通过协同观测，为我们呈现更完整的宇宙图景及人类在其中的位置。" [罗曼的日冕仪专为直接成像系外行星设计，是送入太空最复杂的天文仪器之一。图片来源：NASA/JPL-加州理工] 罗曼搭载的日冕仪（https://www.jpl.nasa.gov/missions/the-roman-coronagraph-instrument/）将帮助天文学家直接拍摄银河系内遥远恒星周围的行星。该仪器通过遮挡恒星强光，利用掩模与大型自适应变形镜探测亮度仅为宿主恒星亿万分之一的行星。NASA表示，罗曼搭载的日冕仪配备可实时调整参数的内置镜面，其灵敏度比韦伯与哈勃上的前代日冕仪高100至1000倍。 这套工具将使天文学家能够研究更多类系外行星的尺寸、大气与结构。日冕仪的创新将为未来仪器设计提供参考，或将拓展直接成像能力至恒星宜居带内的岩质行星。 "罗曼将用可见光拍摄行星、尘埃盘与邻近恒星，帮助发现比我们此前用其他望远镜成像的炽热年轻木马座行星更古老、更寒冷、轨道更近的巨型行星，"Fox解释道。 罗曼还将采用成熟的凌日法（https://science.nasa.gov/exoplanets/whats-a-transit/）探测系外行星，但凭借更广阔的视野，科学家预期这台新望远镜将发现远超以往太空任务的行星数量。 ## 滴滴答答：数据洪流来袭 这一切都意味着海量数据。 "仅一天的宇宙观测，罗曼就将回传1.4太字节数据，"Fox表示，"这相当于一整天传输满一个游戏主机硬盘。这是令人震惊的数据量。" 在预定的五年任务期内，罗曼几乎每天都会传输如此海量的信息。NASA及其合作伙伴将通过全球地面站网络与罗曼通信——该网络独立于该机构超负荷的深空网络（https://arstechnica.com/space/2026/06/after-nearly-breaking-nasas-deep-space-network-worked-well-on-artemis-ii/）。NASA与负责罗曼运营的太空望远镜科学研究所将把天文台数据发布至公共档案库，供全球科学家访问。 许多天文学家习惯将哈勃与韦伯数据下载至个人电脑分析。但对于罗曼数据，这种方式大多不可行。这台新天文台在五年主要任务期间将产生20拍字节（20,000太字节）数据。作为对比，哈勃自1990年发射至今共回传略超400太字节数据。 科学家开发了云端平台供天文学家探索、访问与分析罗曼数据，天文学家既可使用预装软件，也可导入自有软件进行数据处理。 [罗曼太空望远镜三大核心巡天计划示意图。图片来源：NASA/戈达德太空飞行中心] "没有任何个人能完整查看罗曼将要观测的所有恒星、星系及异常天体，"NASA戈达德中心罗曼望远镜集成测试科学家杰里米·珀金斯说，"我喜欢这样理解：任务结束时我们的数据集将比你最爱的音乐流媒体平台更庞大。我无法在线听完每首歌曲来发现新音乐，必须依靠算法与其他方式引入新内容。罗曼数据处理亦将如此。" "当今物理学试图理解的宇宙本质，许多都需要海量统计数据支撑，"罗曼任务项目经理杰基·汤森表示。 在其中一项巡天（https://www.nasa.gov/missions/roman-space-telescope/nasa-announces-plan-to-map-milky-way-with-roman-space-telescope/）中，罗曼将在约三周内覆盖相当于3455个满月的天区，随后用五天半时间对该区域的小部分进行重复观测——这是哈勃与韦伯无法完成的工作。 "我们将开展根本性不同的科学研究，"汤森说，"在部分观测中，我们将制作银河系与遥远星系的三维动态影像。这将是前所未有的创举。" 罗曼将以哈勃最著名观测（如其标志性的超深场图像 https://science.nasa.gov/asset/hubble/hubble-ultra-deep-field-2014/）同等的清晰度动态呈现宇宙。 "现在，我们将这种深度与强度应用于相当比例的夜空全球观测，"汤森告诉Ars，"正如当年我们将哈勃指向看似黑暗的区域后发现了数十亿星系，我认为罗曼也将带来同样的惊叹时刻——[向我们证明]直到拥有如此庞大巨大的数据集之前，我们并未真正理解宇宙的运行规律。" 作者斯蒂芬·克拉克（https://arstechnica.com/author/stephenclark/）是Ars Technica的太空记者，负责报道私营航天公司与全球航天机构动态，聚焦地球内外的技术、科学、政策与商业交汇点。 91条评论（https://arstechnica.com/space/2026/08/nasas-next-great-observatory-begins-mission-to-widen-our-view-of-the-universe/#comments）