美国国家航空航天局（NASA）的罗曼太空望远镜（Roman Space Telescope）在近期的测试中迎来了重大进展。其核心的科学仪器在经历了一系列严格的太空环境测试后，表现出令人振奋的超高精度，标志着该望远镜在探索暗物质、暗能量及其他宇宙奥秘的征程上迈出了坚实的一步。即使是光学精度上最微小的提升，也将助力罗曼望远镜在浩瀚的宇宙巡天中捕获更为清晰的图像。
马里兰州格林贝尔特 NASA 戈达德太空飞行中心（NASA Goddard Space Flight Center）的广角仪器系统工程师戴夫·希基（Dave Hickey）表示：“罗曼的所有广角巡天都将依赖于广角仪器（Wide Field Instrument）。如果没有它，研究暗物质和暗能量等许多核心任务将无法实现，因此看到它运转良好既让人兴奋，又让人感到极大的宽慰！”
NASA 对罗曼强大的相机系统进行全面测试
继今年9月广角仪器成功激活之后，工程师团队随即展开了一项全面的测试计划，以确认各个组件既能独立正常工作，也能作为完整系统协同运行。
团队的首要任务是检查仪器的18个探测器（每个探测器约便签纸大小）以及驱动它们的电子设备。随后，评估小组对滤光轮（element wheel）进行了测试——这是一个配备了滤光片和其他光学组件的旋转机构，能够让特定波长的光到达探测器，并将入射光分离为不同的光谱颜色。
紧接着测试的是仪器的内部校准系统。工程师们激活了发光二极管（LED），这些二极管可作为可调节的光源，在地面指令的控制下产生不同的颜色和亮度级别。通过测量探测器对这些受控信号的响应，科学家能够识别灵敏度差异，并进行精确观测所需的校准。
此外，工程师还测试了仪器的对准机构，将其从发射时故意保持的未聚焦状态调整至能够提供最尖锐图像的预期位置。最后，他们检查了热控系统，该系统负责维持仪器各组件正常工作所需的精确温度。
NASA 戈达德中心的广角仪器系统工程师马克西姆·里佐（Maxime Rizzo）指出：“校准仪器就像是在音乐会前调准钢琴或吉他。你不断调整所有参数，直到达到理想状态，然后固定这些设置，以便在使用时保持一致的性能。”
已经接近完美对准的空间望远镜
正当一组专家专注于准备广角仪器时，另一组团队则致力于优化望远镜整体的光学对准。
测试结果从一开始就令人鼓舞。罗曼望远镜的反射镜和其他光学组件在发射前就已经具备了惊人的定位精度，这意味着工程师只需进行微小的修正即可。
NASA 戈达德中心罗曼光学系统负责人马修·博尔卡（Matthew Bolcar）表示：“得益于发射前在地面上完成的出色前期准备工作，甚至在开始调整所有镜面和其他光学器件之前，望远镜的性能就已经非常出色。戈达德中心以及 L3Harris 和 BAE Space and Mission Systems 承包商所完成的所有测试和建模工作，只留下了极小的修正空间，便让一切达到了近乎完美的对齐。”
对于航天器而言，达到这种精度尤为具有挑战性。发射时产生的巨大作用力可能会导致敏感设备发生微小位移，且太空中的轨道环境与地球环境存在显著差异。罗曼望远镜于8月30日成功发射，其搭载的光学系统在离开地面之前已经过极其严格的测试。
博尔卡补充道：“我们的地面测试无法完全复制罗曼在太空中所经历的环境，比如微重力状态，温度变化和湿度也存在细微差异。尽管面临这些挑战，但近期的评估表明我们的地面测试极其优秀，两个仪器的性能均达到或超出了我们的预期。”
比人发还细的镜面微调
罗曼望远镜依赖于一组错综复杂的反射镜和光学组件，来收集来自遥远宇宙天体的光线，并将其引导至两个科学仪器。为了确保生成的图像保持清晰，光线必须沿着极其精确的路径传播。
哪怕是微观层面的错位，也会影响望远镜对焦的准确性。
幸运的是，罗曼的光学系统在此之前已经高度对齐，只需进行极其微小的移动即可进一步提升性能。
NASA 戈达德中心参与罗曼项目的资深光学工程师奥尔登·朱林（Alden Jurling）透露：“我们将副镜移动了大约相当于人类头发直径十六分之一的距离。这一调整微调了副镜相对于主镜的高度。如果将这个高度差放大到帝国大厦的高度，其高度变化甚至比在塔尖上放一枚美国硬币还要微小。”
尽管这种幅度的调整在人类尺度上几乎无法察觉，但对于一台旨在研究广袤宇宙距离外天体的望远镜而言，却能产生至关重要的影响。
团队最初集中精力调试罗曼的日冕仪（Coronagraph Instrument），该仪器此前生成的图像略微有些失焦。不过，该问题比工程师预期的要轻微得多，因此修正过程相对直接。
目前，日冕仪已经达到了团队严格的性能预期。工程师将继续完善其相机设置，并确定其变形镜（deformable mirrors）的最佳配置——这些变形镜能够通过改变形状对入射光进行极其精确的修正。
在接下来的几周里，团队计划测试日冕仪阻挡杂光的能力，这是在极亮天体附近观测微弱天体的关键能力。
在日冕仪的焦点得到优化后，工程师重新回到了广角仪器，开展新一轮的调整。
罗曼望远镜的图像质量超出预期近 30%
最终的测量结果揭示了一个令人震撼的成果：罗曼望远镜的广角仪器实现了比团队预期高出近 30% 的光学性能。
在发射之前，工程师设定了约 90 纳米 RMS（均方根）的图像质量要求。这一指标描述了系统中的光学误差大小，即入射光偏离理想完美对焦波前的程度。
为了直观展现这一尺度，90 纳米大约比人的头发丝还要纤细 1,000 倍。在如此微小的维度下，哪怕是看似微不足道的瑕疵也会对天文图像的清晰度产生影响。
然而，经过最新的修正后，工程师测得的光学误差仅为 63 纳米 RMS，远优于最初的要求。
这一性能的大幅提升意味着，罗曼望远镜将有能力拍摄到比设计之初更为锐利的图像，从而进一步增强其在广袤天区开展详细观测的硬实力。
朱林总结道：“来自罗曼宇宙巡天的所有图像都将比我们预期的还要清晰。这是多年来周密的建模、精密计量和严格测试所带来的巨大成果。”
随着两台科学仪器均达到或超越预期的性能表现，罗曼望远镜在迈向例行观测的道路上又清除了一项重要里程碑。这些成果凸显了该望远镜无与伦比的设计精度，也为其即将开展的宇宙隐秘结构与演化研究带来了极具前景的光明展望。