罗曼太空望远镜发射：宇宙最广阔之眼开启

测量员到来

南希·格蕾丝·罗曼空间望远镜并不试图成为詹姆斯·韦伯空间望远镜。它也不试图成为哈勃。它要做的是两者都没有被设计去做的事：从太空对整个天空进行最广阔、最快速、最系统的红外巡天。

NASA于9月30日在肯尼迪航天中心用猎鹰9号火箭将罗曼望远镜发射升空。这项耗资43亿美元、历时十年研发的任务，与哈勃和韦伯一起成为美国第三座旗舰级空间天文台。但它的科学理念与两者都截然不同。

罗曼的主镜直径2.4米——与哈勃完全相同。它的长度和宽度也大致可比。然而，相似之处仅止于硬件外壳。

广角仪器搭载了一台由18个红外探测器阵列拼接而成的3亿像素相机。这种配置让罗曼的视场至少比哈勃宽100倍，观测速度大约快1000倍。换句话说：哈勃需要一百年才能完成的工作，罗曼一个月就能测绘完毕。

这正是外部人士常常忽略的关键区别。罗曼不是一台指向性望远镜，而是一台扫天仪器。它将在主要任务期内反复扫描宇宙中广阔的领域，构建统计数据集，而非拍摄令人惊叹的单个天体肖像。

在完成地球轨道测试后，罗曼将花费大约三个月时间前往第二拉格朗日点L2，该点位于地球背离太阳方向约150万公里处。在那里，它将正式开始运行。

首批图像预计将于明年年初传回。完整的暗能量巡天将占据近十年的大部分时间，覆盖约40%的天空。

L2也是韦伯望远镜的运行地点。两台望远镜将从同一位置观察同一个宇宙，但采用的策略根本不同。韦伯深入狭窄的天区，而罗曼大范围扫过广袤的天域。两者形成了一种互补的组合，任何一方单独都无法实现。

罗曼的首要科学驱动来自暗能量——那个推动宇宙加速膨胀的神秘力量。这并非抽象的好奇心。加速膨胀于1998年被发现，而测量其历史仍是物理学中后果最为深远的难题之一。

罗曼将通过弱引力透镜和重子声学振荡来研究这一问题，以前所未有的精度测量宇宙结构如何随时间增长。通过绘制暗物质如何在广袤天区弯曲遥远星系光线的图景，罗曼可以重建宇宙的膨胀历史，并检验暗能量是否真正恒定，抑或随时间演化。

赌注很高。普朗克卫星、超新星巡天和重子声学振荡实验目前的测量结果彼此之间存在轻微张力。罗曼的数据可能证实这些张力是真实的——意味着新物理——也可能凭借更优越的统计数据将它们化解。

暗物质约占宇宙质能总量的27%，但它依然不可见。罗曼将通过与探测暗能量相同的弱透镜技术间接绘制暗物质的分布图。这次巡天将生成有史以来最详细的来自太空的暗物质三维地图。

这一意义超越了宇宙学范畴。理解暗物质的空间分布可以约束粒子物理模型，并可能通过揭示小尺度上结构的形成方式，区分不同的竞争理论——暖暗物质、自相互作用暗物质、模糊暗物质等。

罗曼还将开展系外行星微引力透镜巡天，探测其他方法难以发现的行星。微引力透镜对大轨道分离的行星敏感——在我们太阳系中相当于木星和土星所在的区域——也能探测在银河系中漂流的自由漂浮行星。

罗曼上的日冕仪同样重要。这台专门设计用于遮挡恒星光线的仪器将以反射光成像系外行星，这是其他任何空间望远镜在分辨率和对比度组合上都无法做到的。罗曼的日冕仪有望探测到近邻恒星周围的类地行星——这一能力直接补充了韦伯望远镜对凌日系外行星的透射光谱分析。

韩国媒体对美国发射罗曼任务给予了异常突出的报道。有几个因素可以解释这一关注。

首先，韩国的天文界已经在下一代仪器设备上投入了大量资源。韩国天文空间科学研究所运营着重要的地面设施，并参与国际合作。像罗曼这样拥有极高巡天速度的望远镜将产生韩国研究人员可以挖掘利用的数据集。

其次，韩国本土航天计划发展迅速。在成功执行月球轨道器任务之后，随着商业发射能力不断增长，韩国正通过如与SpaceX的太空领域合作等方式将自己定位为深空科学的积极参与者，而非被动的数据消费者。

第三，时机很重要。罗曼的发射恰逢全球天文界重新评估继韦伯和哈勃之后的时代将走向何方。韩国的报道表明，东亚机构正在为在下一代任务上竞争观测时间和联合调查席位做准备。

罗曼的巡天将产生数百PB的数据。真正的科学回报将在调试阶段之后开始，届时天文界将了解仪器的实际性能如何，以及数据质量与发射前的预测相比怎样。

哈勃常数张力——早期宇宙与晚期宇宙测量值之间的分歧——是当下宇宙学界争议最大的问题之一。罗曼独立的距离阶梯测量和超新星巡天可能解决它，也可能加深这场危机。

没有其他望远镜能像罗曼一样同时具备这样的天区覆盖范围、红外灵敏度和日冕仪能力。它不会取代韦伯，也不会取代哈勃的遗产目录。但它将做两者都做不到的事：系统性地测绘暗宇宙在宇宙时间中的图景。

哈勃需要一百年才能完成的巡天，一个月就能完成。