哈勃太空望远镜可能是世界上最著名的科学仪器之一，它于1990年起飞，在过去30年中拍摄了无数令人敬畏的宇宙奇观，但是，随着时间的流逝，年迈的哈勃所剩下的时间可能并不多，如果再次发生严重故障，我们可能就要永远告别这台传奇的望远镜，幸运的是，哈勃有它的继任者，如果顺利的话，今年10月，詹姆斯·韦伯太空望远镜将会发射升空。

尽管韦伯还未起飞，但是追求更加先进的太空望远镜的梦想还在继续，韦伯之后，美国国家航空航天局（以下简称NASA）的下一个旗舰太空望远镜将以类似的大小帮助哈勃太空望远镜，但观测能力却是哈勃的一百倍——南希·格雷斯·罗曼太空望远镜。

罗曼——哈勃之母

南希·格雷斯·罗曼（Nancy Grace Roman）（1925-2018）是美国著名的天文学家，在20世纪上半叶，科学领域的性别不平等比现在严重得多，但是她仍然努力工作，不顾别人的冷眼和嘲讽选择学习天文学，并在获得博士学位后，在恒星分类和星系运动领域作出了杰出的贡献。

1959年，罗曼前往NASA，并担任NASA的首位首席天文学家多年。在她任职期间，太空技术才刚刚开始，人们对太空望远镜的概念并不熟悉。但凭借远见卓识，罗曼在1960年代和1970年代参加并主持了许多NASA太空望远镜项目，并四处为这些项目筹集了资金，为现代太空望远镜的蓬勃发展奠定了基础。

同时，她还促进了NASA向全世界提供观测数据，并最终使天文界的开放数据文化得以延续至今。她对NASA太空望远镜计划的杰出贡献最终为她赢得了“哈勃之母”的美誉。

在被命名为罗曼太空望远镜之前，该望远镜项目被称为“广域红外线巡天望远镜WFIRST”。顾名思义，这是一种用于观察可见光和近红外线的望远镜，用于广域航天，有望在2020年代中期发射，它将与盖亚，韦伯和其他前辈一起运行在日地第二拉格朗日点。

同等大小百倍视野

在望远镜的结构上，罗曼和哈勃太空望远镜非常相似，都使用直径为2.4米的主镜。但是，由于30年来的技术进步，相同的2.4米主镜头的性能差异很大。

首先，通过使用先进的新材料，罗曼的主镜重量仅为哈勃望远镜重量的20%，约为186公斤。而且，为了增加透镜的反射率，普通望远镜将在透镜表面上涂覆具有高反射率的金属层（哈勃太空望远镜镜头的表面涂有一层约850纳米厚的铝）。然而，尽管铝可以很好地反射可见光和紫外线，但是其对红外线的反射率并不理想。因此，就像主要观察近红外线的望远镜一样，罗曼的主透镜表面镀有400纳米厚的银，可以更好地反射来自宇宙深处的微弱的红外线。

但是反射是不够的，要获得清晰的图像，必须将光准确地聚焦在正确的位置。因此，望远镜需要非常精确的抛光。罗曼的主镜被抛光完后，透镜表面的平均波动仅为1.2纳米。什么概念？如果我们将镜头放大到类似于地球，则其表面的起伏将只有6毫米！

最终，当光线通过一系列复杂的透镜聚焦时，它将被聚集到罗曼的3兆像素——“广域仪器Wide Field Instrument ”中转换为图像数据，然后发送到地球供天文学家分析。在这套光学系统的配合下，罗曼太空望远镜在具有与哈勃望远镜相同的分辨率的情况下，视野可以达到后者的一百倍以上。

视野变大，分辨率不变有用么？

当然有！

在每个人的印象中，天文学家似乎总是拿着望远镜，仔细观察和研究某个天体。这当然是重要的方法之一，但这不是天文学研究的全貌。实际上，在实际的天文学研究中，许多天文学家想知道的不是特定天体的特征，而是根据大量宇宙中同类天体的基本性质，然后在海量数据中寻找有科学价值的信息。

同样，对于宇宙学家和星系天文学家来说，罗曼太空望远镜的广角视野可以让他们同时拍摄更宽的天空，或者拍摄相同的天空更长的时间以观察较暗的物体。

罗曼升空后，他将拍摄早期宇宙中数百万个星系和超新星，并对其中一些进行更详细的光谱分析，观察其红移、位置分布、形状、亮度和大小等信息。根据这些信息信息它可以用来倒推出宇宙的膨胀历史（与暗能量有关）、星际暗物质的分布（利用重力透镜效应）、寻找早期宇宙中的特殊星系，甚至有助于测量本星系群之中恒星的运动。

两种探测系外行星的方式

1、通过“微重力透镜Microlensing ”效应。

当恒星穿过背景光源时，恒星的质量会使周围的时空扭曲并使后方的光源汇聚，从而使背景光源看起来快速点亮，然后恢复原状。并且亮度变化曲线具有相当明显的特征。而且如果有一个行星绕恒星运行，那么行星的质量也会影响亮度曲线。天文学家可以通过分析亮度变化曲线来检测系外行星的存在。

2、罗曼将携带最先进的日冕仪（CGI）直接拍摄系外行星和原行星盘。

什么是日冕仪？顾名思义，它最初是用来研究日冕的仪器。由于普通的太阳太亮，很难看到其旁边相对较暗的日冕，因此科学家发明了日冕仪。借助复杂的光学系统可以阻挡视场中央的太阳眩光，他们可以拍摄出出色的照片并研究昏暗的日冕，在系外行星检测中，由于系外行星本身很小很暗，并且非常接近明亮的恒星，因此，天文学家必须使用日冕仪的功能才能直接拍摄照片。

罗曼的光谱仪还将使用各种类似的自适应光学技术中使用的特殊光学元件和可变形透镜，并将使用破坏性干涉来去除主恒星发出的光，从而使我们能够看到比主恒星暗几百万倍的系外星系。并进一步研究它们的光谱，看看它们的温度有多高，由什么组成从而进一步了解更多的“地球”。

结语

作为韦伯之后的下一个大型光学太空望远镜，它将能够以哈勃级分辨率拍摄广阔宇宙中数百万个星系，从而研究星系的宇宙学和星系演化；同时，它所携带的新一代日冕仪将使我们能够更清晰地直接拍摄系外行星。至于罗曼太空望远镜将产生什么惊人的资料？它将如何帮助我们揭示宇宙的奥秘？就让我们拭目以待吧！