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走进NASA下一个伟大天文台——南希·格雷斯·罗曼太空望远镜内部
这是NASA罗曼太空望远镜所有主要部件的概览,将于8月30日发射
来源:Space.com: NASA,太空探索和天文新闻NASA距离发射其下一个主要太空天文台仅剩几天时间。
南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜定于8月30日搭载SpaceX猎鹰重型火箭从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空,前往距地球约930,000英里(150万公里)的轨道位置。
与詹姆斯·韦伯太空望远镜不同——后者以广阔的视野换取窄视场以深入观测天空中微小、特定的区域——罗曼是为广度而建的。它的视场是哈勃太空望远镜的100倍,这意味着仅在其计划的主要任务的五年中,它将捕捉到的天空面积是哈勃在其前30年中的50多倍。据NASA称,凭借这种覆盖范围,罗曼预计将绘制大约200亿颗恒星的地图,测量超过10亿个星系的光,并发现多达20万颗新的系外行星。
使这次任务成为可能的仪器就藏在天文台内部,它看起来奇怪地像一架半空中冻结的直升机。前端像鼻子一样容纳着望远镜,两侧伸展着一对平板太阳能电池板,顶部架着一根天线,这种相似之处恰好是理解使罗曼任务成为可能的关键仪器的便捷方式。
望远镜
就像直升机的机头装有关键的导航和能见度仪器一样,罗曼的前部是望远镜的所在,它收集星光并将其传送到后面的科学仪器。
望远镜的核心是一个直径7.9英尺(2.4米)的主镜,与哈勃的主镜尺寸相同,而一个直径略小于2英尺(0.5米)的次镜位于其前方。据NASA称,两面镜子都保持低温,冷却到约华氏19度(摄氏零下7度),以防止望远镜本身的热量干扰观测。
望远镜还借助可展开孔径盖保持在最佳光学工作状态。位于罗曼最前端的这个帽状遮光罩在望远镜到达轨道后弹出,阻挡杂散光进入望远镜镜筒,并在整个任务期间帮助保护望远镜敏感的光学器件。
太阳能电池板遮阳罩
直升机的机翼看起来很像罗曼两侧伸展的平板——只不过这些面板是为供电而非升力而建的。
太阳能电池板遮阳罩由六个太阳能电池板组成。两个固定在航天器上,另外四个在罗曼到达轨道后会展开。朝向太阳的电池板阵列产生为天文台供电所需的电力。它还为航天器的大部分区域遮阳,帮助敏感仪器保持其运行所需的低温。
宽场仪器
任务的主力是宽场仪器,本质上是一台巨大的红外相机,其功能强大且灵敏度高,每张图像捕捉的天空切片比从地球看到的满月还要大。
它能做到这一点,要归功于由18个探测器排列成弧形组成的马赛克,每个探测器包含超过1600万像素,收集来自天体的光并将其转换为最终可转化为图像的电信号。由于每张图像覆盖如此巨大的视场,科学家预计几乎每次曝光都会包含丰富的信息。
这些数据将帮助科学家揭示围绕其他恒星的行星系统的新见解,并绘制物质在整个宇宙中的结构和分布图,为暗能量的难以捉摸的本质提供新的线索。
日冕仪
日冕仪,绰号“星光镜”,旨在阻挡恒星的眩光,使围绕它们运行的行星能够进入视野——包括那些比科学家目前能看到的天体暗得多的行星。
该仪器的工作原理是使用两个配备数千个微型致动器的变形镜。当星光流过望远镜时,这些致动器实时微妙地重塑镜面,校正比DNA链宽度还小的望远镜光学缺陷。专门的掩模与镜面协同工作,抑制光在内部边缘周围的弯曲方式,使得该系统能显著减弱恒星的眩光,同时允许来自轨道行星的暗淡得多的光线通过。
“我认为这就像用物理学变魔术,”罗曼高级项目科学家Julie McEnery在7月的新闻发布会上说。“我们利用光的波动特性来抵消来自恒星的光,以便我们能够成像其旁边的行星。”
科学家预计这种能力将使罗曼能够直接对类太阳恒星周围的木星大小行星成像,以及捕捉仍被行星形成尘埃盘包围的新生行星系统的清晰图像。
作为额外的好处,整个仪器还充当未来任务的试验场,包括NASA计划的宜居世界天文台,该天文台旨在直接对附近恒星周围的类地行星成像。
高增益天线
代表直升机旋翼的是罗曼顶部的天线碟。这个大约6英尺(1.8米)的碟形高增益天线是天文台与地球的通信链路,处理常规航天器数据以及高速科学数据下载。它的设计目的是以高达每秒500兆比特的速度将信息传回地球。
电动万向节使天线碟能够旋转并在罗曼转向天空不同区域时保持锁定地面站,确保望远镜收集的大量数据能够传回地球。
如果一切按计划进行,一旦罗曼到达其太空位置——拉格朗日点2——这些组件将共同赋予天文台执行其宏大的宇宙巡天所需的广度和精度,从绘制数十亿星系的地图到搜寻遥远行星和探测宇宙学最大谜团之一——暗能量。
