（图片来源：NASA 图片；由 Monisha Ravisetti 共同编辑）
即使您不是那种经常查找最新太空图像的人，也很难在生活中（尤其是在互联网上）不遇到一些图像。尝试选择新的 iPhone 背景，您将获得锐利的灰色月亮肖像。观看旧的《星际迷航》剧集，您可能没有意识到宇宙飞船窗外的半透明星云中有多少是基于真实的硬数据。
当谈到太空时，我们被宠坏了。距离我们几光年远的令人费解的物体已经成功地融入了我们的日常生活——尽管我们距离理解宇宙的真实本质还有一段距离，但我们也是迄今为止距离它最近的。这在很大程度上要归功于我们无可挑剔的太空望远镜群。只需几秒钟，您就可以找到 哈勃太空望远镜 具有沿着时空曲率扭曲的发光星系的深场 詹姆斯·韦伯太空望远镜 黎明后不久出现的奇怪的朦胧红色物体的图像。
此外，最令人兴奋的是这支船队正在不断增长。事实上，很快，美国宇航局将发射一架新的太空望远镜 肯尼迪航天中心 在佛罗里达州。它被称为 南希·格雷斯·罗马太空望远镜，它应该能够解锁我们生活中天文学层面的新层次。它将向我们展示新类型的图像，揭示新类型的数据，并引导我们走向我们可能还不知道的方向。
什么是罗马？
简而言之，南希·格雷斯·罗马太空望远镜是一个约 42 英尺长（12.7 米长）的圆柱形金属天文台，计划于 8 月 30 日搭乘 SpaceX 飞船从地球升空 猎鹰重型 火箭。
在为期五年的任务中（如果一切顺利，则为十年），罗曼打算使用两种强大的仪器——广域仪器（WFI）和日冕仪——对宇宙的大片区域进行成像并解决一些关键问题。它将帮助科学家们探索其中的奥秘 暗物质 和 暗能量，直接对近处和远处的系外行星进行成像，见证大量恒星在巨大的超新星中爆炸等等。
但无论这个想法是否合理，我们都很难不想将这台太空望远镜的规格与其他一些将宇宙带入我们日常生活的望远镜进行比较。对于目前的两个主要参与者来说尤其如此：詹姆斯·韦伯太空望远镜和哈勃太空望远镜。
罗曼能做什么而这两个人却不能呢？
罗曼与哈勃
首先，罗马相对于哈勃的最大优势之一是它的处理能力。
从数字来看， 这意味着哈勃望远镜在其大约 35 年的服务中迄今为止已成功收集了大约 400 TB 的数据。 Roman 预计每年能够创建 500 TB 的数据。
NASA 局长贾里德·艾萨克曼 (Jared Isaacman) 在关于罗曼的新闻发布会上表示：“它的测量能力比哈勃望远镜快 1000 多倍，并且可以在单张图像中绘制 200 倍多的天空。” 四月。 “哈勃望远镜需要 2000 年才能处理的事情，罗曼可以在一年内完成——它捕获的图像将如此之大，以至于没有足够大的屏幕来显示它们。”
罗曼的主镜宽约7.9英尺（2.4米），实际上与哈勃的主镜相同。主镜可以说是太空望远镜最重要的部分，因为这是天文台收集来自宇宙的光线的方式。更大的镜子可以收集更多的光线，这使它们能够看到更暗或更远的物体。有趣的是，罗曼的主镜也比哈勃的主镜轻约 80%。罗马还有一面副镜；它的宽度不到 2 英尺（0.5 米）。哈勃的副镜非常相似，宽度正好为 12.2 英寸（0.3 m）。
然而，尽管 Roman 的镜子与哈勃的镜子非常相似，但由于 Roman 的处理能力以及 WFI 的能力，它将能够成像 远的 比哈勃望远镜更广阔的天空。
虽然 Roman 确实有一些像哈勃一样的可见光能力，但 WFI 专门研究红外光——实际上是 JWST 所使用的那种光，但我们很快就会进行望远镜比较——所以我们应该将它与哈勃的红外仪器进行比较。 WFI的视场大约比哈勃红外仪器的视场大100倍。
据美国宇航局称，这种观点将使罗曼能够在其服务多年的过程中测量十亿个星系和数十亿个宇宙现象发出的光。
“两个天文台都将进行光谱分析，”美国宇航局解释说，“这涉及将光分解成不同的颜色，以研究揭示详细信息的模式。但罗曼的光谱研究在大范围内的分辨率较低，而哈勃的光谱研究在小范围内的分辨率较高。”
这个概念确实总结了两个望远镜之间的差异，实际上预示着我们很快将讨论的有关 JWST 的内容。
罗马与 JWST
罗马太空望远镜和 JWST 之间的主要相似之处在于红外光护目镜。
与可见光不同，红外光是人眼看不见的。您可以将其视为热签名。例如，消防员使用红外跟踪器从外部观察正在燃烧的建筑物，以查看火源可能位于内部的位置。当谈到天文学时，红外光是无价的——这就是为什么 JWST 强大的红外功能使其比哈勃望远镜更具优势。
红外光在天文学观测中的作用与光在宇宙中的移动方式有关。当来自遥远太空区域的光向我们移动时——穿过不断膨胀的宇宙——这些光波长从紧密、较蓝的波长延伸到较长、较红的波长。最终，波长延伸到红外区域 电磁波谱，这是我们肉眼无法看到的光谱部分。另外，我们视线中任何隐藏在稠密的星际尘埃或气体云后面的物体只能通过它们的红外发射来看到。
这意味着非常非常遥远的物体以及太空中隐藏的物体对我们来说几乎是看不见的，隐藏在光谱的红外部分。因此，我们需要红外解码器，例如 JWST 的工具套件或哈勃的红外仪器，来揭示它们。
詹姆斯韦伯太空望远镜在这方面已经取得了绝对的进步，向我们揭示了宇宙早期的奇特物体，不断打破自己的记录，同时发现了我们所见过的最遥远的星系，并改进了哈勃肖像，如壮观的 创造之柱 及其红外滤光片。它甚至让我们重新认识了我们自己的太阳系，并清晰地看到了 海王星很脆弱，经常被遗忘 戒指 和 土星又大又亮。
说到镜子，JWST 标志性的金色主镜由 18 个六边形部分组成，直径达 21 英尺 4 英寸（6.5 米），比罗马的大得多。这意味着 JWST 可以比罗马望远镜收集更多的光，这很有意义，因为它的建造是为了尽可能深入地观察古代宇宙。
但你猜对了，JWST 缺乏的是它的视野。这是故意的。詹姆斯韦伯太空望远镜的全部意义在于以高度狭窄的视角洞察宇宙，以便对其所观察到的任何事物获得高分辨率。 Roman 肯定不会获得相同的分辨率，因为它的图像会比 JWST 的浅，但它的 WFI 将看到比 JWST 能看到的区域宽 50 倍的区域。
需要明确的是，确实有其他勘测望远镜能够同时对大量天空进行成像，但罗曼的版本预计具有更高的清晰度。例如，基于地面的 鲁宾天文台 这是革命性的，因为它每 40 秒扫描一个新的天空区域，能够收集大量数据。然而，鲁宾却在地面上。太空望远镜位于地球大气层之上，因此需要筛选的大气干扰较少。这使得观察效果更好。
好吧，此时您可能已经明白了这个故事的寓意：罗曼的覆盖范围比哈勃望远镜和 JWST 的覆盖范围要浅，但极其广泛。那么，如此大的规模有什么好处呢？
罗马的承诺
一次性对大量宇宙进行成像是最重要的，因为宇宙中的事物是同时发生的。一端的超新星可能值得一看，但宇宙另一端嗡嗡作响的短暂快速射电爆发可能同样值得研究。然而，由于视野狭窄，您必须选择要放大的目标。如果您不确定哪些目标可以选择，那么在仔细研究具有巨大分辨率的古老黑洞时，您肯定会错过潜伏在 50 帧左右的更古老的黑洞。
有了罗曼，科学家们就不必对扫描天空的哪些部分有选择性。 Roman 的设计目的是能够同时捕捉超新星、快速射电爆发、黑洞发射和扭曲星系候选者。例如，美国国家航空航天局 (NASA) 解释了罗曼如何通过红外视图发现碰撞的中子星——一汤匙的中子星密度相当于珠穆朗玛峰的重量。由于视野狭窄，JWST 很可能永远不会遇到这样的事件。
当然，罗曼无法像 JWST 或哈勃望远镜或其他几个望远镜那样深度地对这些物体进行成像，比如也许 球体 或者 欧几里得 ——但它能够注意到这些物体的存在。
下一步将是让其他望远镜之一跟踪目标。您可以将 Roman 视为创建宇宙中热点位置的 Google 地图，JWST、哈勃或其他望远镜有一天可能想要检查这些位置。
大视野意味着大科学
此外，在如此短的时间内从数十亿个物体中捕获信息将使特定类型的研究成为可能，例如寻找有关暗物质和暗能量的真相。尽管暗物质和暗能量总共约占宇宙内容物的 95%，但我们却看不到它们。然而，我们知道暗能量的存在是因为它似乎正在施加一种加速宇宙膨胀的力，我们知道暗物质的存在是因为它似乎是星系周围的胶水，可以防止星系像旋转木马上的马一样分崩离析。
这意味着要对大量图像进行成像 星系 立即可以让科学家更好地了解黑暗宇宙和我们的常规宇宙之间的相互作用如何发挥作用。罗曼还将能够在三个维度上制作宇宙的延时“电影”，并为科学家提供机会来了解其他观察结果如何融入该图片。
如果不提及罗曼的其他仪器的功能：日冕仪，那就太失职了。这台望远镜的日冕仪实际上是独一无二的。你可以把它想象成一次特殊的人造日食，它将被明亮星光遮盖的物体带入视野。目前没有其他正在使用的太空天文台具有直接成像的能力 系外行星 就像罗曼将能够使用那个日冕仪一样。需要另一篇文章来解释这个仪器的惊人复杂性——你肯定很快就会期待一篇文章——但为了了解基础知识，这个工具将阻挡遥远恒星的眩光，然后测量它们周围的光的偏振，以帮助科学家梳理出绕这些恒星运行的系外行星。
据 NASA 称，罗曼的日冕仪将能够探测到 100 颗行星 百万 比他们的星星还要暗淡几倍。这种能力比现有的天基日冕仪好大约 100 到 1,000 倍。这将使科学家有机会研究太阳系以外的行星，这些行星比我们目前所能看到的更暗、更冷、更远、更难以捉摸。
考虑到这一切，有一个重要的概念需要记住。
当 JWST 于 2022 年首次投入使用时，每个人（包括我）都开始将它与哈勃进行比较，并认为它是哈勃的升级版。很难不这样做，尤其是当从闪亮的新望远镜中投射出来的图像是如此华丽时。但“升级”是不可能的 离现实更远。 JWST 只是不同。令人印象深刻，当然，但又不同。我们的目标是让所有这些望远镜协同工作，每台望远镜都为我们提供了一张新的宇宙可供探索。把所有的纸叠起来，你就会得到完整的图片。
罗曼只会为我们提供一张令人惊叹的新床单。
