
美国国家航空航天局(NASA)的下一代旗舰级观测设备——南希·格雷斯·罗曼空间望远镜(Nancy Grace Roman Space Telescope)近日迎来了重要的工程里程碑。工程团队成功测试了该望远镜的精细导引系统(Fine-Guidance System),并首次唤醒了其用于搜寻太阳系外行星的关键载荷——日冕仪(Coronagraph Instrument),成功拍摄到了来自大麦哲伦星系(Large Magellanic Cloud)的第一批恒星光线。
微度级超高稳定性:240公里外精准对准硬币
罗曼空间望远镜的核心科学载荷之一为宽场相机(Wide Field Instrument),由18个高性能探测器组成。为了保证深空观测的清晰度,工程师在每个探测器上划分出一个特殊区域,用于以每秒约4次的高频实时监测预先选定的“导星(Guide Stars)”。
在实际运行中,罗曼的姿态控制系统首先将望远镜大致对准目标天区,随后精细导引系统接管并持续追踪参考导星,向姿态控制系统反馈亚像素级的微小漂移数据并执行微调。NASA戈达德航天飞行中心(GSFC)罗曼导引系统负责人 Begoña Vila 表示,深空高分辨率曝光往往需要持续数分钟至数小时。测试结果表明,该系统能够使宽场相机在长达半小时的曝光中保持优于十万分之一度(<1/100,000 degree)的极致指向稳定性;而在日冕仪长达8小时的曝光测试中,亦能维持此超高水准。这一稳定性相当于在约240公里(150英里)外,将一束激光持续聚焦在一枚10美分硬币上,未来通过进一步校准,这一控制精度有望延伸至370公里。
革新性导引机制:基于光谱特征的自定位
与以往依赖独立导引相机的空间望远镜不同,罗曼望远镜开创性地采用了无独立导引仪的设计方案。该望远镜不仅追踪恒星的点状几何外貌,还将利用其自身具备的高精度光谱探测能力,通过分析特征波长分布(即光谱模式)来进行精密空间定位。该光谱导引模式预计将在接下来的测试周期中进行全面验证。
日冕仪捕获初光:为系外行星直接成像铺路
日冕仪的核心使命是运用先进的光学掩模技术,将来自中心母恒星的耀眼强光进行物理级抑制(遮挡),从而使科学家能够直接观测并分析恒星周围微弱数亿倍的系外行星及星周尘埃盘。由于微小的机械振动或指向偏移都会导致星光“泄漏”并彻底淹没行星信号,日冕仪内部配备了更为苛刻的自平衡减震与稳定装置。
自9月中旬完成电气与机械结构的展开后,团队于9月22日和27日展开了联合调试。南加州NASA喷气推进实验室(JPL)日冕仪科学家 Vanessa Bailey 透露,在首次测试中,仪器在相对较高的探测器温度下瞄准了大麦哲伦星系的一颗昏暗恒星以验证光学对焦链路;随后,团队将探测器降温以提升极限灵敏度,并成功在大麦哲伦星系的一处密集星场中捕获了清晰的多恒星图像。
初步成像结果确证了日冕仪能够在预定视场内实现精确的光学聚焦,各项机械及电子性能指标均符合深空作业预期。这一阶段性进展标志着罗曼空间望远镜朝向未来揭示系外行星大气组分与搜寻宜居世界的科学目标迈出了关键一步。
Mission: Nancy Grace Roman Space Telescope Commissioning Updates