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南希·格雷斯·罗马太空望远镜(NASA 的下一个大型天文台)内部

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南希·格雷斯·罗马太空望远镜(NASA 的下一个大型天文台)内部



屏幕上水平放置的罗马太空望远镜的可视化效果。
罗马太空望远镜可视化。
(图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心科学可视化工作室)

美国宇航局距离发射其下一个主要太空天文台只有几天的时间。

南希·格雷斯·罗马太空望远镜准备升空 8 月 30 日搭乘 SpaceX 猎鹰重型 火箭从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空,前往距美国太空中心约 930,000 英里(150 万公里)的地点 地球

詹姆斯·韦伯太空望远镜Roman 是为了规模而建造的,它将全景视野换成了狭窄的视野,可以深入观察天空中特定的小块区域。其视场角比普通视场大100倍 哈勃太空望远镜的,这意味着在其主要预定任务的短短五年内,它捕获的天空数量将是哈勃在其前 30 年捕获的天空数量的 50 倍以上。据介绍,凭借这种覆盖范围,Roman 预计将绘制大约 200 亿颗恒星的地图,测量超过 10 亿个星系的光线,并发现多达 20 万颗新的系外行星。 美国宇航局

使这项任务成为可能的仪器藏在天文台内,奇怪的是,天文台看起来就像一架在飞行中冻结的直升机。望远镜的前端像鼻子一样,一对扁平的太阳能电池板向两侧延伸,天线位于顶部,这种相似之处被证明是了解使罗曼的任务成为可能的关键仪器的一种便捷方式。

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,罗马号的前部也是望远镜的所在地,它收集星光并将其发送到后面的科学仪器。

望远镜的中心是一个宽 7.9 英尺(2.4 米)的主镜,与哈勃望远镜的尺寸相同,而其前面有一个宽度略低于 2 英尺(0.5 米)的较小的副镜。据介绍,两面镜子都保持低温,冷却至约 19 华氏度(-7 摄氏度),以防止望远镜本身产生的热量干扰观测。 美国宇航局


该图显示了蓝色结构,不同的线条指向其各种仪器。

显示罗马太空望远镜及其各种仪器的图表。 (图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心科学可视化工作室)

在可展开孔径盖(DAC)的帮助下,望远镜还保持在最佳光学工作状态。位于罗马的最前面,一旦天文台到达轨道,这个帽子状的遮光罩就会弹出,阻挡杂散光进入望远镜镜筒,并在整个任务过程中帮助保护望远镜的敏感光学器件。

太阳能电池阵列遮阳罩

直升机的机翼看起来很像罗马飞机两侧展开的平板——只不过这些面板是为了提供动力而不是升力而建造的。

太阳能阵列遮阳罩(SASS)由六个太阳能电池板组成。其中两个仍固定在航天器上,而在罗曼到达轨道后,另外四个将展开。该阵列与太阳成一定角度,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提供了阴影,有助于将敏感仪器保持在运行所需的低温下。


在一个天花板很大的白色机库里,有一个金属圆柱体,从圆柱体上伸出三个长方形太阳能电池板,全部指向天花板

罗马太空望远镜的太阳能电池板。 (图片来源:NASA/Jolearra Tshiteya)

广域仪器

该任务的主力是 WFI 的广域仪器,它本质上是一个巨大的红外相机,具有强大的功率和灵敏度,它拍摄的每张图像都捕捉到比从地球上看到的满月还要大的天空切片。

它能做到这一点要归功于 18 个呈弧形排列的探测器,每个探测器包含超过 1600 万像素,这些探测器收集来自天文光源的光并将其转换为电信号,最终转化为图像。由于每张图像都覆盖了如此巨大的视野,科学家们期望几乎每次曝光都包含信息。


蓝色反光方块附在悬挂在上方的仪器上。一个穿着白色洁净室套装的人正在将一扇金属门放在反光方块的顶部。

2021 年 2 月 8 日,首席技术员 Billy Keim 在马里兰州 NASA 戈达德太空飞行中心的 WFI 探测器上安装盖板。 (图片来源:NASA/Chris Gunn)

这些数据将帮助科学家对其他恒星周围的行星系统发现新的见解,并绘制出物质在整个宇宙中的结构和分布图,为了解宇宙中难以捉摸的本质提供新的线索。 暗能量

日冕仪

日冕仪,绰号“星镜,”旨在阻挡恒星的眩光,以便可以看到绕恒星运行的行星——包括那些比科学家目前所能看到的暗得多的行星。

该仪器的工作原理是使用两个配备有数千个微型执行器的可变形镜。当星光穿过望远镜时,这些执行器会实时巧妙地重塑镜子的形状,纠正望远镜光学系统中小于 DNA 链宽度的缺陷。专门的遮光罩与镜子一起工作,抑制光线在内部边缘弯曲的方式,这样系统就可以显着减弱恒星的眩光,同时允许来自轨道行星的一些较微弱的光线透过。

罗马高级项目科学家朱莉·麦肯尼 (Julie McEnery) 在一次研讨会上表示:“我认为这就像用物理学施展魔法一样。” 7月新闻发布会。我们正在利用光的波动特性来抵消恒星发出的光,这样我们就可以对它旁边的行星进行成像。”


一个大黑盒子顶部有一堆金色组件和电线。一个穿着白色洁净室套装的人站在这个装置后面。

2023 年 10 月,在美国宇航局南加州喷气推进实验室的一间洁净室中,科学家凡妮莎·贝利站在罗马日冕仪后面。 (图片来源:NASA/JPL-Caltech)

科学家们预计,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的行星进行成像,并捕获仍被行星形成的尘埃盘包围的羽翼未丰的行星系统的清晰图像。

作为奖励,整个仪器还可以作为未来任务的试验场,包括 NASA 计划的任务 宜居世界天文台,旨在直接对附近恒星周围的类地行星进行成像。

高增益天线

Roman 顶部的天线盘代表直升机的旋翼。大约 6 英尺(1.8 米)长的碟形高增益天线 (HGA) 是天文台与地球的通信链路,用于处理常规航天器数据以及高速科学数据下载。它旨在以高达每秒 500 兆比特的速度将信息传输回家。


蓝色隔热房间内的大型深色卫星天线风格结构。

测试中的南希·格雷斯·罗马太空望远镜的高增益天线。 (图片来源:NASA/Chris Gunn)

即使罗曼转向观察天空的不同部分,电动万向节也可以让望远镜旋转并保持锁定在地面站上,确保望远镜收集的大量数据能够返回到地面站。 地球

如果一切按计划进行,一旦“罗马”号到达拉格朗日点 2 (L2) 太空站,这些组件将共同为该天文台提供雄心勃勃的宇宙调查所需的广度和精度,从绘制数十亿个星系的地图到寻找遥远的行星,再到探测宇宙学最大的谜团之一——暗能量。

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