與哈勃、韋伯相比,羅曼優(yōu)勢何在?
如果使用羅曼的寬場相機拍攝仙女座星系,只需要2個采集區(qū)域就可以覆蓋哈勃望遠鏡PHAT項目432個采集區(qū)拼接后覆蓋的區(qū)域,其觀測效率更是達到哈勃的1475倍。
哈勃PHAT項目拍攝的區(qū)域需要拼接哈勃WFC3紅外通道拍攝的432片區(qū)域,但羅曼望遠鏡只需要拼接其拍攝到的2塊區(qū)域就可以覆蓋 | 來源:https://roman.gsfc.nasa.gov/about.html
與哈勃執(zhí)行的其他著名的珍寶級別(Treasury-scale)項目相比,在保證一樣觀測品質(zhì)的前提下,羅曼的效率也非常驚人。比如,它比COSMOS 項目快125倍,比CANDELS-Wide項目快1050倍,比3D哈勃項目快730倍,比FIGS項目快750倍。
比起哈勃,羅曼望遠鏡也有一塊短板:它的寬場照相機只拍攝部分可見光與紅外光,而不能拍攝紫外線與藍紫光。不過,一定距離之外的天體發(fā)出的紫外線與藍紫光在向地球傳播的過程中會被拉長為綠、黃、紅與紅外線。因此,羅曼可以觀測遠處的天體發(fā)出的部分紫外線與藍紫光,以及所有距離的天體發(fā)出的綠、黃、紅光與紅外線,但無法觀測近距離天體發(fā)出的藍紫光與紫外線。
作為對比,哈勃從一開始就可以觀測任何近距離的天體發(fā)出的紫外線、可見光與直到850納米的近紅外線;經(jīng)過幾次升級后的,過去十幾年來哈勃可以觀測的光的波長延展到2000多納米。
羅曼與哈勃、韋伯相比,各有優(yōu)勢。
韋伯的主鏡是口徑為6.5米的拼接式鏡面,比口徑為2.4米的哈勃的主鏡大得多,目的是看得比哈勃更遠。更遠的物體發(fā)出的光被拉得更長,為了觀測到它們發(fā)出的可見光——它們在到達地球上時已經(jīng)被拉到中紅外,韋伯的觀測波長范圍延展到28300納米,比只能觀測到近紅外的哈勃和羅曼的波長范圍大得多。
在NASA的戈達德飛行中心裝配的韋伯的主鏡面,注意地面上的工作人員,他們可以反襯出韋伯的巨大尺寸 | 來源:NASA Goddard Space Flight Center
羅曼的主鏡是口徑為2.4米的單塊鏡面,與哈勃主鏡一樣大,但其“視野”卻分別大約是哈勃上的兩個照相機的200倍或100倍,它的目的是比哈勃看得更廣。
韋伯望遠鏡上的近紅外照相機(NIRCAM)的視場與哈勃差不多,因此也遠小于羅曼的寬場設備的視場。因為這個原因,羅曼的紅外巡天觀測能力是無可替代的,它可以為韋伯尋找出非常有價值的目標,讓韋伯進行后續(xù)觀測,因此是韋伯的重要合作伙伴。
南!ち_曼誕辰百年時,望遠鏡可以順利升空嗎?
羅曼望遠鏡當前的預算是39億美元,雖然小于韋伯的100億美元預算,但依然是一個天文數(shù)字?紤]到此后各種原因?qū)е碌念A算增加,即使羅曼可以工作10年,它每年也要消耗至少3.9億美元,相當于每天至少107萬美元,每小時至少4.5萬美元。也因為費用高昂,當時還是被叫做WFIRST的羅曼差點于2018年被取消,最后有驚無險地躲過一劫。
如果沒有意外,羅曼將在2025年被發(fā)射升空,那一年恰好是南!ち_曼誕辰100周年。
被選來發(fā)射羅曼的火箭是德爾塔-4重型(Delta IV Heavy,“三角洲”-4重型)火箭,這是當今世界上推力第二大的火箭,僅次于獵鷹9號重型火箭。這款火箭耗資巨大,每發(fā)射一次的費用超過4億美元。它從2004年開始執(zhí)行發(fā)射任務,從2011年開始發(fā)射NRO的鎖眼-11號衛(wèi)星。NASA的獵戶座飛船(無人模式)與帕克太陽探測器也由這款火箭發(fā)射升空。至今為止,這款火箭共發(fā)射過11次,除首次發(fā)射“部分失敗”——未將衛(wèi)星送入足夠高的軌道——之外,后面10次發(fā)射都獲得成功。
2013年8月23日,在范登堡空軍基地起飛的德爾塔-4重型火箭,里面搭載著NRO的偵查衛(wèi)星鎖眼-11系列的第16顆衛(wèi)星 | 來源:U.S. Air Force/Joe Davila
與位于500多千米高度的軌道的哈勃不同,羅曼與地球的距離大約為150萬千米,比哈勃遠得多。確切說,它位于太陽-地球系統(tǒng)的“外拉格朗日點”L2,并在這個點繞著一個特殊軌道搖擺。這個區(qū)域有眾多正在運行與已經(jīng)結(jié)束任務的航天器,預定于2021年發(fā)射的韋伯也位于這個區(qū)域。
在這個區(qū)域,羅曼在太陽引力與地球引力的共同作用下,跟隨地球圍繞太陽轉(zhuǎn)。因為距離地球如此遙遠,即使是在航天飛機時代,也無法像維修哈勃那樣派宇航員到那里維修它。
與其他紅外望遠鏡一樣,羅曼的壽命取決于攜帶的制冷劑的消耗速度。制冷劑降低整個望遠鏡的溫度,盡量減少其自身發(fā)出的紅外線,降低自身的紅外線“噪聲”對望遠鏡觀測的干擾。按照計劃,羅曼到達指定區(qū)域之后,將會運行5年。如果情況良好,可能還會延長5年壽命。
我們期望“100個哈勃”——羅曼——可以在2025年如期升空運行,為人類帶來更多絕美的太空圖,也幫助人類破解宇宙中的萬物與宇宙自身的更多奧秘。
請輸入評論內(nèi)容...
請輸入評論/評論長度6~500個字