美国宇航局的南希·格雷斯·罗马太空望远镜有一个隐藏的技术飞跃

两面镜子，每面都小到可以放在手掌里，它们将改变我们理解宇宙的方式。美国宇航局南希·格雷斯·罗马太空望远镜的发射窗口即将打开。该望远镜的主要仪器几乎可以为天体物理学的每个领域提供信息，但望远镜内部还藏有一台专门的日冕仪，这是一种实验设备，将首次尝试直接捕获从行星表面反射的星光。这是一个雄心勃勃的项目，美国宇航局希望为太空望远镜铺平道路，有一天可以瞥见围绕类日恒星运行的类地行星。这是一项远远超出当前工程学能力的壮举——因此我们采用了罗马的基本技术。美国宇航局喷气推进实验室的天体物理学家、日冕仪仪器科学家凡妮莎·贝利 (Vanessa Bailey) 表示：“我们将首次在太空中对其进行测试，我们将了解还需要做什么工作。”从本质上讲，日冕仪只是一种具有科学头脑的遮阳伞，它可以阻挡明亮恒星的光线，并显示出在眩光中消失的较暗的物体。此类仪器以前曾在太空中飞行过——哈勃太空望远镜和詹姆斯·韦伯太空望远镜都配备了日冕仪。但罗马的望远镜比它的前辈要复杂光年，这主要归功于自适应光学技术，它可以使望远镜的镜子变形以消除这些光失真。不过，它仍然面临着巨大的挑战：美国宇航局将罗曼日冕仪的任务比作从全国各地拍摄栖息在泛光灯旁边的萤火虫。 “任何进入错误位置的星光都可能毁掉图像的整个部分，”玛格丽特·特恩布尔（Margaret Turnbull）说道。她是加州非盈利研究组织 SETI 研究所的系外行星科学家，也是罗马日冕仪科学团队的负责人。该技术是先进地面望远镜的标准配置，包括智利的甚大望远镜和夏威夷的双凯克天文台。在这里，自适应光学器件监测来自厚厚的、不断变化的地球大气层的干扰，这些大气层使星光变得浑浊，从而使天文台能够捕捉到更清晰的图像。传统上，太空望远镜并不只是因为不受大气层干扰而需要自适应光学器件，但它们甚至从未尝试过寻找仅由反射星光照亮的古老、凉爽的行星。对于 Roman 来说，其成功的关键在于那两块手掌大小的镜子，每块镜子都配备了大约 2,300 个微型执行器，当施加轻微的电力震动时，这些执行器就会膨胀，无限地重塑镜子的形状以扭转干扰。这是该机构首次在太空中飞行主动变形镜。但镜子本身并不能做太多事情。该系统需要超灵敏探测器来放大单个光子的信号——考虑到该仪器从任何给定行星捕捉到的光子数量很少，这是必要的。然后是所有日冕仪的核心——星光罩——在罗曼的例子中，是一套精致细致的面具，领导加州大学天文台和罗马日冕仪科学团队的天文学家布鲁斯·麦金托什（Bruce Macintosh）称其为“美丽而复杂的形状”，不同于目前太空中的任何东西。 “哈勃望远镜完全是蛮力，实际上只是一小块金属，挡住了恒星，”他说。