猎鹰重型发射NASA 43亿美元的望远镜

北京时间2026年8月30日19:26，SpaceX公司的猎鹰重型火箭从肯尼迪航天中心39A发射台发射升空，将美国宇航局的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜发射升空。

本次发射，猎鹰重型火箭右侧的助推器将进行第三次飞行，而中央核心级和左侧助推器则是首次飞行。这将是猎鹰重型火箭的第13次飞行。

经此发射，2026年，SpaceX完成了103次猎鹰火箭发射任务，包括101次猎鹰九号和2次猎鹰重型火箭。还有两次星舰的试飞。

猎鹰重型火箭的两枚助推器在卡角的陆地进行了回收。

罗曼太空望远镜为何如此昂贵？

这架望远镜以南希·格雷斯·罗曼的名字命名。罗曼是 NASA 首任首席天文学家，她毕生致力于推动太空望远镜的价值，并在哈勃太空望远镜的研发中发挥了关键作用。因此，她常被称为"哈勃之母"。罗曼太空望远镜长约12.8米、重约8165公斤。

NASA 的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜是一台十足的性能怪兽，任务耗资43亿美元。扫描天空、传输海量数据和返回成果的速度将达到前所未有的水平，是以前从未实现过的。NASA的最高配置都集成在了这个望远镜里。

罗曼太空望远镜使用了一面原本为间谍卫星制造、后捐赠而来的哈勃级主镜。任务耗资43亿美元，将为人类打开一扇观测宇宙的新窗口，拍摄超广角、超高清的图像。如果要完整展示这些图像，需要50万台4K电视。换一种说法，罗曼望远镜3亿像素广角相机拍摄的一幅全分辨率图像，可以覆盖45个城市街区。

罗曼太空望远镜收集数据的速度将超过此前任何一艘 NASA 航天器。哈勃太空望远镜在30年间传回了约172TB的数据，而罗曼望远镜在其五年的主要任务期间将下传高达2500TB的惊人数据量。

罗曼望远镜的高灵敏度广角相机和先进探测器扫描宇宙的速度将是哈勃的1000倍，一个月收集的数据量相当于哈勃一个世纪才能完成的工作量。

罗曼太空望远镜的目的地是第二拉格朗日点（L2），那是一个位于地球背阳面约150万公里处的引力"涡流"区域，望远镜可以在那里以极少的燃料消耗保持稳定位置。詹姆斯·韦伯太空望远镜也部署在同一区域，原因相同。

从L2的观测位置出发，罗曼望远镜将研究暗物质的效应——这种弥漫于宇宙中的神秘物质维系着星系的结构，占据了宇宙大部分质量，并对空间本身的膨胀起到"刹车"作用，而膨胀正在将星系越推越远。与此同时，罗曼望远镜还将致力于对同样神秘的暗能量的本质获得具有统计显著性的深入认识。暗能量是一种排斥力，据推测自大爆炸以来就已存在，大约在50亿年前，随着宇宙的膨胀和物质密度的降低，它开始占据主导地位。自那以后，宇宙的膨胀一直在加速。

罗曼太空望远镜的这面约2.4米宽的主镜原本是为一款机密间谍卫星（锁眼-12）制造的，在该原始项目被取消后，由国家侦察局捐赠给了NASA。它与哈勃太空望远镜的核心主镜尺寸相同，但研磨参数不同，这赋予了这架新天文台同样锐利但视野广阔得多的观测能力。

罗曼望远镜或许有助于解决一个矛盾：通过探测大爆炸余辉（即残留的约3度微波背景辐射）来测量早期宇宙中暗能量的强度，与哈勃望远镜对某一特定类型超新星的观测结果之间存在差异，两者给出的数值略有不同。1990年哈勃太空望远镜发射时，对宇宙年龄——从大爆炸诞生至今——的估算范围从大约100亿年到200亿年不等。哈勃成功测定了宇宙膨胀的速度——即哈勃常数——从而将自大爆炸以来经过的时间精确到了1%以内：138亿年。

但研究人员利用探测大爆炸余辉——即约3度宇宙微波背景辐射——的航天器进行详细研究后，得出了一个不同的数值。这一不匹配——被称为"哈勃张力"——表明我们当前对宇宙及其演化驱动力的理解中可能缺少某个关键要素。这种"轻微张力"暗示着当前宇宙学标准模型——即我们对宇宙及其中万物随时间演化方式的理解——可能存在一个严重的缺陷。它甚至可能意味着暗能量并非人们所认为的恒定力，而是可能随时间发生某种变化。

罗曼望远镜的广角相机是搭载在航天器上的两台仪器之一。另一台是先进的日冕仪，配备了可变形反射镜，能够遮挡恒星的眩光，从而探测到绕行行星大气层反射出的极其微弱的光线。罗曼望远镜的日冕仪预计将能够探测到围绕类太阳恒星运行的木星大小的行星。通过分析这些反射光，研究人员或许能够解析出这些行星大气的元素组成。

罗曼望远镜将有能力探测到比其宿主恒星暗约1亿倍的系外行星。凭借这一能力，我们希望能首次利用可见光——即从其云顶反射的光线——观测到一颗围绕近距恒星运行的'木星孪生行星'。然后，我们可以利用这些光来研究其大气成分。

迄今为止，借助 NASA 开普勒太空望远镜等较小规模的仪器，人类已发现了约6200颗系外行星。而罗曼望远镜预计在18个月的观测期内将发现超过10万颗系外行星。

航天器需要三到四个月的时间进行"在轨调试"——校准仪器、测试众多子系统——之后才能正式开展科学观测。

采用太阳能供电的罗曼望远镜围绕一面约2.4米宽、重约186公斤的主镜建造。这面主镜是国家侦察局捐赠给 NASA 的两面镜子之一。国家侦察局是一个高度机密的机构，负责管理美国众多高端间谍卫星。这两面镜子与哈勃望远镜的主镜尺寸相同，是为一个后来被取消的机密项目而制造的。但两面镜子都已被研磨至近乎完美的精度，使其能够向下聚焦观测地球，而非朝向深空。

NASA目前没有计划也没有资金来利用第二面镜子，而是将精力集中在建造一座单独的"旗舰级"天文台上。

这面捐赠主镜的曲率、光滑度和抛光度都需要进行修改，以满足天文观测所需的参数要求；望远镜的桁架和其他组件也必须经过改造，以使其能够在拉格朗日L2点的超低温环境下正常工作。

NASA的工程团队把这看作是我们收到了一套经过充分测试的零部件，其中包含高度校准的光学系统。但实际上，我们不得不从头开始，让它适应我们的工作温度。最终，该项目提前完工且未超出预算。但即便主镜实际上是"免费"获得的，这架望远镜的建造、发射以及五年主要任务期间的运营，仍将花费纳税人约43亿美元。

在罗曼望远镜计划为期五年的任务期间，将开展三项"核心"巡天观测。

高纬度广域巡天将聚焦于银河系盘面之外的一大片天区——覆盖整个天空的12%——避开银河系盘面中标记着恒星云和尘埃的遮挡区域。其目标是编录超过10亿个星系的分布情况。



罗曼望远镜主镜反射的光线将经过另外两面反射镜，最终到达这里所示的红外焦平面探测器。这些探测器使罗曼望远镜相当于一台3亿像素的红外相机。这些在520天内收集的数据，将帮助研究人员更好地理解暗物质和暗能量如何在宇宙时间尺度上共同驱动宇宙结构的演化。

高纬度时域巡天将在两年内完成180天的观测。望远镜将对相当于90个满月面积的天区中的相同区域进行反复成像，制作出捕捉短暂事件的"电影"——从超新星爆发到恒星坠入黑洞时释放的辐射。

银河系核球时域巡天将聚焦于银河系的核心区域——由恒星、气体和尘埃组成的中央核球，那里的超大质量黑洞影响着附近恒星的运动轨迹。

罗曼望远镜将在横跨8.5个满月面积的天区内进行成像，预计通过观测数亿颗恒星并寻找"微引力透镜"现象的迹象，发现数万颗系外行星。微引力透镜是一种现象：前景天体的引力会增强或放大背景恒星的光线。

任务管理者还为罗曼望远镜三项核心巡天未涵盖的"通用天体物理学"课题预留了观测时间。首个此类项目被称为银河系盘面巡天，将从一端到另一端监测银河系的盘面，覆盖面积达3455个满月。在此过程中将绘制约200亿颗恒星的分布图，从而获得有史以来最完整的银河系及其结构全景。