在哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的繼任者中，以被譽(yù)為“哈勃之母”的天文學(xué)家南?！ち_曼命名的望遠(yuǎn)鏡——羅曼望遠(yuǎn)鏡——是最重要兩個(gè)之一。它的主鏡面的直徑與哈勃相同，但它的視野是哈勃的第三代寬場(chǎng)照相機(jī)（WFC3）的紅外拍攝模式的視野的大約200倍，是哈勃的高級(jí)巡天照相機(jī)（ACS）視野的大約100倍，并且成像質(zhì)量不遜色于哈勃，因此被稱為“100個(gè)哈勃”。它有什么“黑科技”，又有什么樣的科學(xué)目標(biāo)？本文帶你走進(jìn)羅曼空間望遠(yuǎn)鏡的前世今生，領(lǐng)略它的強(qiáng)大。
如果要評(píng)出當(dāng)今世界上最著名、最有影響力的天文望遠(yuǎn)鏡，那一定是美國國家航空航天局（NASA）與歐洲航天局（ESA）擁有的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡（簡(jiǎn)稱“哈勃”）。在過去30年的時(shí)間里，哈勃獲得了海量的珍貴數(shù)據(jù)與美圖，重塑了過去30年人類對(duì)宇宙萬物與宇宙自身的認(rèn)知。
但NASA并不滿足于哈勃獲得的成就。為了進(jìn)一步破解宇宙萬物的奧秘，NASA規(guī)劃了多個(gè)未來的空間望遠(yuǎn)鏡，其中與哈勃同類的主要有詹姆斯·韋伯（James Webb）空間望遠(yuǎn)鏡（簡(jiǎn)稱“韋伯”）與南?！じ窭偎埂ち_曼（Nancy Grace Roman）空間望遠(yuǎn)鏡（簡(jiǎn)稱“羅曼”）。
在之前的文章（參見《哈勃望遠(yuǎn)鏡之母：空間天文學(xué)領(lǐng)域的“滅絕師太”》）中，我們介紹了“哈勃之母”南?！じ窭偎埂ち_曼（Nancy Grace Roman，1925-2018）的生平與成就。在這篇文章中，我們將介紹以她來命名的空間望遠(yuǎn)鏡的前世今生，它上面的儀器、它的科學(xué)目標(biāo)與其他一些重要信息。
羅曼的前世：鎖眼-11號(hào)衛(wèi)星的黑科技
羅曼的故事要從鎖眼-11號(hào)（KH-11）衛(wèi)星說起。
鎖眼系列衛(wèi)星是美國偵察局（NRO）研制的偵查衛(wèi)星，其功能就是拍攝地面上的軍事目標(biāo)，因此它們本質(zhì)上是空間望遠(yuǎn)鏡，只是它們是在太空中對(duì)著地面拍照，而不是對(duì)著星空拍照。
鎖眼系列衛(wèi)星的每一代都有多個(gè)同款衛(wèi)星。在這個(gè)系列中，1976年12月19日由大力神III-D（Titan III-D）火箭送上太空的第一顆鎖眼-11號(hào)衛(wèi)星具有重要的轉(zhuǎn)折意義：它是世界上最早采用電荷耦合器件（CCD）替代傳統(tǒng)底片并用無線電信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)到地面的航天器。
這個(gè)模式直接影響了此后哈勃的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)專家們一度想讓哈勃帶一個(gè)底片箱升空，用完底片后讓宇航員上去更換——如果是這樣，現(xiàn)在哈勃的海量精美照片是別指望了。鎖眼-11號(hào)改變了這一切。鎖眼-11號(hào)衛(wèi)星成功使用CCD拍照與無線電數(shù)據(jù)傳輸模式后，加州理工學(xué)院的科學(xué)家與工程師在設(shè)計(jì)“寬場(chǎng)與行星照相機(jī)（WFPC）”時(shí)也采用了CCD成像模式與無線傳輸模式。
鎖眼-11號(hào)衛(wèi)星的主鏡面的口徑是2.4米，與哈勃主鏡面的口徑一樣。這絕不是巧合。
當(dāng)年NASA設(shè)想的大型空間望遠(yuǎn)鏡（即后來的哈勃）的口徑為3米，后來因?yàn)轭A(yù)算太高而被卡了。為降低預(yù)算，NASA經(jīng)過評(píng)估，最后決定將望遠(yuǎn)鏡的口徑減小到2.4米。
為什么要降低到2.4米？因?yàn)殒i眼-11號(hào)的主鏡面口徑是2.4米，容納這個(gè)主鏡面的飛船系統(tǒng)是由洛克希德（Lockheed）公司根據(jù)這個(gè)尺寸定制。如果哈勃采用2.4米的主鏡面，洛克希德公司就可以直接制造容納這么大的鏡面的飛船。如果用其他尺寸，洛克希德就要重新設(shè)計(jì)不同尺寸的飛船后再制造，而這將推高預(yù)算。這使得哈勃的主鏡面口徑最終被定為2.4米。
此前網(wǎng)上有人說哈勃的主鏡面是當(dāng)年鎖眼-11號(hào)不用的主鏡面，這是錯(cuò)誤的說法。哈勃的主鏡面是由柏爾金-埃爾默（Perkin-Elmer）公司磨制的，而鎖眼-11號(hào)的主鏡面由?？怂估?/span>（Exelis）公司制造。此外，鎖眼衛(wèi)星的鏡面磨得深，而哈勃的鏡面磨得淺得多。
盡管主鏡面來源不同，但哈勃太空船系統(tǒng)、CCD拍照、無線電數(shù)據(jù)傳輸模式（包括數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星的使用）甚至總重量都與鎖眼-11號(hào)高度相似。
隨著技術(shù)的發(fā)展，NRO發(fā)展出更強(qiáng)更大的主鏡面，有兩個(gè)2.4米的主鏡面還沒被使用就被判定為“落伍”，然后就被擱在無塵室內(nèi)，每個(gè)月消耗10萬美元的保管費(fèi)。作為對(duì)比，當(dāng)年哈勃放在無塵室時(shí)每月消耗600萬美元的保管費(fèi)。
羅曼的今生：從1.3米到2.4米的躍變
兩塊“落伍”的鏡面靜靜躺在無塵室時(shí)，一個(gè)會(huì)在將來與它們中的一塊發(fā)生密切關(guān)聯(lián)的空間望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目啟動(dòng)了——聯(lián)合暗能量任務(wù)（Joint Dark Energy Mission），縮寫為JDEM。
這個(gè)項(xiàng)目由NASA與美國能源部（DOE）聯(lián)合出資開發(fā)，用以探測(cè)神秘的“暗能量”——1998年，兩個(gè)互相競(jìng)爭(zhēng)的小組發(fā)現(xiàn)宇宙在幾十億年前開始加速膨脹，后來科學(xué)家將推動(dòng)宇宙加速膨脹的神秘力量稱為暗能量。
根據(jù)規(guī)劃，用以研究暗能量的JDEM的主鏡面的口徑是1.3米，里面只有一個(gè)儀器，由成像器與光譜儀構(gòu)成。2010年，美國研究委員會(huì)10年巡天委員會(huì)將這個(gè)項(xiàng)目定為未來10年天文學(xué)的最高優(yōu)先級(jí)項(xiàng)目。
2012年，NRO的工作人員突然打電話給NASA的一個(gè)負(fù)責(zé)人，說要贈(zèng)送2塊2.4米的主鏡給NASA。前提是只能用于空間項(xiàng)目之上。NRO如此慷慨的原因似乎是不想繼續(xù)為這兩塊鏡面付保管費(fèi)，但實(shí)際上如果將這兩塊鏡面拿去賣，不僅照樣不用支付保管費(fèi)，還可以賣個(gè)相當(dāng)好的價(jià)錢。所以NRO送鏡面給NASA，頗有“寶劍贈(zèng)英雄”的意味。
對(duì)于這個(gè)送上門的兩塊鏡面，NASA自然異常驚喜。經(jīng)過研究討論，NASA決定將其中一塊鏡面安裝到JDEM 之上，替代原來計(jì)劃安裝的1.3米口徑的主鏡面。這個(gè)變更，使JDEM的采光能力變?yōu)榇饲邦A(yù)期的3.4倍，而且其成像品質(zhì)可以與哈勃持平。
差不多同時(shí)期，JDEM項(xiàng)目的名稱被改為“寬場(chǎng)紅外巡天望遠(yuǎn)鏡-天體物理導(dǎo)向望遠(yuǎn)鏡資產(chǎn)”，英文縮寫為WFIRST-AFTA。2016年，WFIRST-AFTA被NASA正式立項(xiàng)。同年，項(xiàng)目名稱中的AFTA被省略，簡(jiǎn)稱為WFIRST。
這一時(shí)期，WFIRST的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人是著名的高能天體物理學(xué)家尼爾·格勒斯（Neil Gehrels，1952-2017），他曾經(jīng)主持NASA的多個(gè)非常重要的空間望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目——康普頓伽瑪射線天文臺(tái)（CGRO）、雨燕（Swift）衛(wèi)星等，具有非常豐富的空間望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目管理的經(jīng)驗(yàn)。2017年，格勒斯因胰腺癌病逝，杰弗雷·克魯克（Jeffrey Kruk）成為WFIRST項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。
2020年5月20日，NASA宣布將WFIRST改名為“羅曼空間望遠(yuǎn)鏡”（“羅曼”）。
羅曼的主鏡面是當(dāng)年為鎖眼-11號(hào)衛(wèi)星定制的。它本來被預(yù)期用于觀測(cè)地面目標(biāo)，因此焦距比哈勃主鏡的焦距短得多。因此，它也比哈勃的主鏡面磨得深得多。我們可以這么直觀理解：羅曼的主鏡面磨得像碗那么深，而哈勃的主鏡面磨得比碟子還要淺。與之相應(yīng)的，羅曼的視野比哈勃的視野大得多：哈勃上的相機(jī)要拍攝一兩百次才可以拍完的天區(qū)，羅曼上的相機(jī)一次就可以拍完。
因?yàn)榻咕喽?，裝載羅曼的飛船也比裝載哈勃的飛船短得多，因此羅曼被人們戲稱為“矮壯版哈勃”。在橫截面幾乎一樣時(shí)，飛船短得多也就意味著輕得多：羅曼在升空時(shí)的質(zhì)量是4.166噸，而哈勃升空時(shí)的質(zhì)量是11.11噸，接近羅曼望遠(yuǎn)鏡質(zhì)量的3倍。羅曼的飛船由哈里斯（Harris）公司制造，這個(gè)公司在2015年與制造出羅曼主鏡面的?？怂估构竞喜?。
羅曼的兩大設(shè)備：寬場(chǎng)設(shè)備與星冕儀
望遠(yuǎn)鏡的主鏡面只負(fù)責(zé)采集光線，要進(jìn)行科學(xué)研究，還需要使用各種儀器來接收主鏡面搜集到的光，比如各種濾光片與光譜儀。與羅曼望遠(yuǎn)鏡的主鏡面配合的儀器有兩個(gè)。第一個(gè)儀器是寬場(chǎng)設(shè)備，第二個(gè)儀器是星冕儀。
寬場(chǎng)設(shè)備是羅曼上面用來進(jìn)行大范圍（“寬場(chǎng)”）觀測(cè)的設(shè)備。它由兩套部件構(gòu)成。其中，第一套部件是一個(gè)照相機(jī)與配套的7個(gè)濾光片。其中，照相機(jī)由18個(gè)CCD探測(cè)器拼接而成，總像素達(dá)到2.88億。7種濾光片的觀測(cè)波長(zhǎng)的范圍從480納米到2000納米，可以觀測(cè)綠、黃、紅光與紅外線。
寬場(chǎng)設(shè)備的第二套部件是兩個(gè)光譜儀，用來觀測(cè)天體的光譜。光譜儀將天體發(fā)出的光分解為多種顏色，仿佛彩虹——這就是光譜，用來分解光、得到光譜的儀器就是光譜儀。這兩個(gè)光譜儀分別是棱鏡光譜儀與棱柵光譜儀。棱鏡光譜儀的分光工具是一個(gè)棱鏡，棱柵光譜儀的分光部件是一個(gè)棱柵——將棱鏡的一側(cè)刻出大量條紋、使其成為“光柵”，即為棱柵。羅曼上面的棱鏡光譜儀觀測(cè)的波長(zhǎng)范圍從600到1800納米，對(duì)應(yīng)紅色到近紅外線范圍；棱柵光譜儀觀測(cè)的波長(zhǎng)范圍從1000到1930納米，在近紅外線范圍。
寬場(chǎng)設(shè)備的照相機(jī)單次觀測(cè)范圍是0.281平方度，相當(dāng)于滿月在天空中占據(jù)的大小，是哈勃的第三代寬場(chǎng)照相機(jī)（WFC3）的紅外通道單次觀測(cè)范圍的約200倍，是哈勃的高級(jí)巡天照相機(jī)（ACS）單次觀測(cè)范圍的約100倍。
因此，羅曼非常適合用來對(duì)宇宙進(jìn)行掃描式觀測(cè)。根據(jù)設(shè)計(jì)，它每5天就可以重新掃描到天空中幾十平方度內(nèi)的任意目標(biāo)。幾十平方度是滿月區(qū)域的上百倍，是哈勃單次拍攝區(qū)域的上萬倍。
羅曼的單次拍攝范圍是哈勃上面的照相機(jī)的100-200倍，但拍出照片的品質(zhì)卻與哈勃不相上下，因此有人直接稱呼羅曼為“100個(gè)哈勃”。它進(jìn)行2200平方度的大范圍巡天時(shí)，極限星等可以達(dá)到27等；進(jìn)行3平方度的小范圍深場(chǎng)巡天的極限星等為29等。在曝光1小時(shí)的情況下，7個(gè)濾光片的觀測(cè)極限星等都可以達(dá)到28等左右。
為便于直觀體會(huì)這些數(shù)字，我們以人的肉眼可以觀測(cè)到的最暗的星（6.5等）來對(duì)比。28等的亮度是6.5等星亮度的4億分之1，29等的亮度是6.5等星亮度的10億分之1。
哈勃觀測(cè)的極限星等是30等，是6.5等星亮度的25億之1。如果增加相機(jī)曝光時(shí)間，羅曼望遠(yuǎn)鏡也可以觀測(cè)30等的光源。比如，寬場(chǎng)設(shè)備對(duì)超新星進(jìn)行深度成像時(shí)，Z、Y、J、H、F濾光片可以分別觀測(cè)到28.7、29.5、29.4、29.6與29.7等，都接近或約等于30等。
羅曼的第二個(gè)設(shè)備是星冕儀。我們知道，太陽的外圍有一層帽子狀的高溫氣體，它像帽子一樣，因此被稱為“日冕”。如果不借助儀器，天文學(xué)家只能在日全食時(shí)才可以看到日冕。為了可以在平時(shí)可以觀測(cè)到日冕，天文學(xué)家發(fā)明了一種儀器，它可以遮住太陽發(fā)出的光，但不遮住日冕發(fā)出的光，從而造成日全食一樣的效果。這就是日冕儀。為了觀測(cè)一些明亮的恒星附近的行星與其他暗淡天體，天文學(xué)家發(fā)明了類似儀器，用以遮擋恒星發(fā)出的光，這就是星冕儀。
羅曼上面的星冕儀也由照相機(jī)與光譜儀構(gòu)成。星冕儀擋住恒星發(fā)出的光之后，照相機(jī)用來直接拍攝恒星附近的行星與物質(zhì)盤的圖像，光譜儀用來獲取這些目標(biāo)的光譜。
星冕儀上面的照相機(jī)視野的邊長(zhǎng)只有9角秒，光譜儀的視野的邊長(zhǎng)只有2.2角秒。對(duì)應(yīng)的天區(qū)的面積分別只有寬場(chǎng)設(shè)備觀測(cè)面積的1/4500與1/750000，都比寬場(chǎng)設(shè)備的視場(chǎng)小得多，適合用來進(jìn)行固定目標(biāo)的后續(xù)觀測(cè)，而不能用以巡天。
如果用星冕儀遮擋住恒星發(fā)出的強(qiáng)光，只捕獲恒星周圍的行星反射出的微弱光芒，就是“直接成像法”，它是探測(cè)除了太陽之外的恒星周圍的行星——系外行星——的重要方法之一。
羅曼的星冕儀具有高對(duì)比度的優(yōu)勢(shì)。雖然它的主鏡面只有2.4米，但它的對(duì)比度卻是未來建成使用的30米與40米口徑的地面超大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的10倍左右。因此，羅曼可研究的最暗的行星比后者的探測(cè)極限暗20到100倍。而且，它的視場(chǎng)雖然比羅曼上面的寬場(chǎng)設(shè)備的視場(chǎng)小得多，但還是比30-40米級(jí)地面望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)大得多。
羅曼探測(cè)系外行星的淵源恰好可以追溯到南?！ち_曼本人。1959年，南?！ち_曼就在論文中建議用望遠(yuǎn)鏡上的配備的星冕儀來遮擋恒星光芒，直接拍攝系外行星。她還于上世紀(jì)80年代早期提出：空間望遠(yuǎn)鏡可以用天體測(cè)量學(xué)的方法探測(cè)到木星大小的系外行星。這兩個(gè)構(gòu)想后來都被哈勃實(shí)現(xiàn)了。南?！ち_曼很可能是第一個(gè)提出用空間望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)系外行星的人。
羅曼的科學(xué)目標(biāo)
羅曼上面的寬場(chǎng)設(shè)備與星冕儀的科學(xué)目標(biāo)幾乎完全不同，只有極少一部分的交叉。
寬場(chǎng)設(shè)備的科學(xué)目標(biāo)主要有：
○ 探測(cè)宇宙中各種距離上爆發(fā)的Ia型超新星，在其任務(wù)周期內(nèi)，羅曼可以探測(cè)到約2700顆各種距離上的Ia型超新星，最遠(yuǎn)達(dá)到156億光年，它們發(fā)出的光穿行98億年才到達(dá)地球。
根據(jù)這些不同距離處Ia型超新星的距離，天文學(xué)家可以計(jì)算出宇宙的膨脹速度，得到宇宙的膨脹歷史。
結(jié)合羅曼發(fā)現(xiàn)的Ia型超新星得到的結(jié)果與重子聲波振蕩等方法得到的結(jié)果，天文學(xué)家還可以確定出幾個(gè)重要的宇宙學(xué)參數(shù)，更好地限制暗能量的性質(zhì)，確定宇宙的彎曲程度。
○ 觀測(cè)大量星系與類星體。由于其極高掃描效率與極強(qiáng)的采光能力，羅曼在其任務(wù)期間將拍攝到幾十億個(gè)星系，其中有4億個(gè)星系會(huì)被確定形狀，2千萬個(gè)星系會(huì)被采集到光譜。
特別是，羅曼將大批量發(fā)現(xiàn)宇宙年齡小于8億年甚至小于5億年時(shí)的星系。此前哈勃的多個(gè)“深場(chǎng)”項(xiàng)目已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些年輕宇宙中的星系。羅曼的視野比哈勃上的相機(jī)至少大100倍左右，因此可以發(fā)現(xiàn)的年輕宇宙中的星系的數(shù)目是當(dāng)前已知的上百倍。
對(duì)不同時(shí)期的星系的研究，將幫助人們進(jìn)一步理解星系的演化規(guī)律。
○ 觀測(cè)大量星系團(tuán)。星系團(tuán)由大量星系聚集而成。羅曼可以探測(cè)到大約4萬個(gè)大質(zhì)量的星系團(tuán)，得到這些星系團(tuán)的大尺度分布特征。
天文學(xué)家根據(jù)羅曼獲得的星系團(tuán)與星系的數(shù)據(jù)，研究彌漫在星系與星系團(tuán)內(nèi)部的暗物質(zhì)的分布特征以及相關(guān)的“引力透鏡”現(xiàn)象，進(jìn)而確定出宇宙的大范圍結(jié)構(gòu)及其演化規(guī)律。
○ 觀測(cè)各類“暫現(xiàn)源”。所謂的暫現(xiàn)源，就是亮度快速變化的源，如恒星或白矮星爆炸導(dǎo)致的超新星、中子星與中子星/黑洞并合后產(chǎn)生的千新星，等等。通過研究這些重要的暫現(xiàn)源，人們可以深入了解恒星的演化規(guī)律。
○ 觀測(cè)銀河系與近距離星系內(nèi)的恒星、恒星遺跡與褐矮星。
○ 利用“微引力透鏡”現(xiàn)象探測(cè)2平方度天區(qū)內(nèi)的系外行星。這個(gè)區(qū)域的大小大約是滿月的7倍。
微引力透鏡發(fā)現(xiàn)系外行星的原理是：恒星的引力會(huì)放大更遠(yuǎn)處恒星的亮度，而伴隨恒星的行星對(duì)星光的亮度的放大作用會(huì)進(jìn)一步放大星光亮度。
當(dāng)充當(dāng)“透鏡”的恒星經(jīng)過望遠(yuǎn)鏡與遠(yuǎn)處恒星的連線時(shí)，透鏡恒星使遠(yuǎn)處星光的亮度持續(xù)變化，形成一條寬的亮度演化曲線，緊接著經(jīng)過連線的行星會(huì)在遠(yuǎn)處星光的曲線上疊加一個(gè)尖峰。根據(jù)尖峰的亮度，可計(jì)算出行星的質(zhì)量。
○ 觀測(cè)太陽系內(nèi)天體，如矮行星、彗星、小行星。
星冕儀的科學(xué)目標(biāo)有：
○ 用直接成像法觀測(cè)至少幾十顆系外行星。使用星冕儀觀測(cè)到的數(shù)據(jù)，天文學(xué)家可以研究這幾十顆行星的大氣的溫度、云層中的鈉與鉀的譜線特征，確定出這些元素的含量、行星的重力與質(zhì)量。
在觀測(cè)系外行星方面，羅曼的能力比哈勃強(qiáng)大得多，并可以與已經(jīng)退役的系外行星獵手開普勒（Kepler）望遠(yuǎn)鏡與正在服役的凌星系外行星巡天衛(wèi)星（TESS）獲得的系外行星的數(shù)據(jù)互補(bǔ)。
我們可以發(fā)現(xiàn)，寬場(chǎng)設(shè)備與星冕儀在系外行星領(lǐng)域產(chǎn)生了交叉。據(jù)估計(jì)，在羅曼執(zhí)行任務(wù)期間，它可以發(fā)現(xiàn)大約2600顆系外行星，其中有370個(gè)系外行星的質(zhì)量約等于或小于地球的質(zhì)量。
在上面的基礎(chǔ)上，天文學(xué)家可以篩選出那些位于允許液態(tài)水存在并可能發(fā)展出生命的區(qū)域（“宜居帶”）的系外行星。這對(duì)于搜尋外星生命具有重要意義。
與哈勃、韋伯相比，羅曼優(yōu)勢(shì)何在？
哈勃在過去30年拍下了大量震撼人心的美圖，但卻很少拍攝近距離的星系的全景，這是因?yàn)榻嚯x星系在天空中的視角遠(yuǎn)大于哈勃上的儀器的視角，需要多次逐塊拍攝才可以拼接出全景圖。
我們?cè)谏厦嬉呀?jīng)簡(jiǎn)單對(duì)比了羅曼與哈勃的視場(chǎng)大小。這里不妨用幾個(gè)非常重要的項(xiàng)目來進(jìn)一步比較它們?cè)趻呙栌钪鏁r(shí)的效率。
我們先看看它們?cè)谂臄z仙女座星系（M31）時(shí)的效率?！叭膳窍嫡鋵殹?/span>（PHAT）項(xiàng)目組曾用哈勃拍攝仙女座星系的星系盤區(qū)域的三分之一。為完成這個(gè)目標(biāo)，項(xiàng)目組用哈勃逐塊拍攝了大量照片，最后拼接了432個(gè)采集區(qū)域，得到一個(gè)大范圍的照片。
如果使用羅曼的寬場(chǎng)相機(jī)拍攝仙女座星系，只需要2個(gè)采集區(qū)域就可以覆蓋哈勃望遠(yuǎn)鏡PHAT項(xiàng)目432個(gè)采集區(qū)拼接后覆蓋的區(qū)域，其觀測(cè)效率更是達(dá)到哈勃的1475倍。
與哈勃執(zhí)行的其他著名的珍寶級(jí)別（Treasury-scale）項(xiàng)目相比，在保證一樣觀測(cè)品質(zhì)的前提下，羅曼的效率也非常驚人。比如，它比COSMOS 項(xiàng)目快125倍，比CANDELS-Wide項(xiàng)目快1050倍，比3D哈勃項(xiàng)目快730倍，比FIGS項(xiàng)目快750倍。
比起哈勃，羅曼望遠(yuǎn)鏡也有一塊短板：它的寬場(chǎng)照相機(jī)只拍攝部分可見光與紅外光，而不能拍攝紫外線與藍(lán)紫光。不過，一定距離之外的天體發(fā)出的紫外線與藍(lán)紫光在向地球傳播的過程中會(huì)被拉長(zhǎng)為綠、黃、紅與紅外線。因此，羅曼可以觀測(cè)遠(yuǎn)處的天體發(fā)出的部分紫外線與藍(lán)紫光，以及所有距離的天體發(fā)出的綠、黃、紅光與紅外線，但無法觀測(cè)近距離天體發(fā)出的藍(lán)紫光與紫外線。
作為對(duì)比，哈勃從一開始就可以觀測(cè)任何近距離的天體發(fā)出的紫外線、可見光與直到850納米的近紅外線；經(jīng)過幾次升級(jí)后的，過去十幾年來哈勃可以觀測(cè)的光的波長(zhǎng)延展到2000多納米。
羅曼與哈勃、韋伯相比，各有優(yōu)勢(shì)。
韋伯的主鏡是口徑為6.5米的拼接式鏡面，比口徑為2.4米的哈勃的主鏡大得多，目的是看得比哈勃更遠(yuǎn)。更遠(yuǎn)的物體發(fā)出的光被拉得更長(zhǎng)，為了觀測(cè)到它們發(fā)出的可見光——它們?cè)诘竭_(dá)地球上時(shí)已經(jīng)被拉到中紅外，韋伯的觀測(cè)波長(zhǎng)范圍延展到28300納米，比只能觀測(cè)到近紅外的哈勃和羅曼的波長(zhǎng)范圍大得多。
羅曼的主鏡是口徑為2.4米的單塊鏡面，與哈勃主鏡一樣大，但其“視野”卻分別大約是哈勃上的兩個(gè)照相機(jī)的200倍或100倍，它的目的是比哈勃看得更廣。
韋伯望遠(yuǎn)鏡上的近紅外照相機(jī)（NIRCAM）的視場(chǎng)與哈勃差不多，因此也遠(yuǎn)小于羅曼的寬場(chǎng)設(shè)備的視場(chǎng)。因?yàn)檫@個(gè)原因，羅曼的紅外巡天觀測(cè)能力是無可替代的，它可以為韋伯尋找出非常有價(jià)值的目標(biāo)，讓韋伯進(jìn)行后續(xù)觀測(cè)，因此是韋伯的重要合作伙伴。
南希·羅曼誕辰百年時(shí)，望遠(yuǎn)鏡可以順利升空嗎？
羅曼望遠(yuǎn)鏡當(dāng)前的預(yù)算是39億美元，雖然小于韋伯的100億美元預(yù)算，但依然是一個(gè)天文數(shù)字?？紤]到此后各種原因?qū)е碌念A(yù)算增加，即使羅曼可以工作10年，它每年也要消耗至少3.9億美元，相當(dāng)于每天至少107萬美元，每小時(shí)至少4.5萬美元。也因?yàn)橘M(fèi)用高昂，當(dāng)時(shí)還是被叫做WFIRST的羅曼差點(diǎn)于2018年被取消，最后有驚無險(xiǎn)地躲過一劫。
如果沒有意外，羅曼將在2025年被發(fā)射升空，那一年恰好是南?！ち_曼誕辰100周年。
被選來發(fā)射羅曼的火箭是德爾塔-4重型（Delta IV Heavy，“三角洲”-4重型）火箭，這是當(dāng)今世界上推力第二大的火箭，僅次于獵鷹9號(hào)重型火箭。這款火箭耗資巨大，每發(fā)射一次的費(fèi)用超過4億美元。它從2004年開始執(zhí)行發(fā)射任務(wù)，從2011年開始發(fā)射NRO的鎖眼-11號(hào)衛(wèi)星。NASA的獵戶座飛船（無人模式）與帕克太陽探測(cè)器也由這款火箭發(fā)射升空。至今為止，這款火箭共發(fā)射過11次，除首次發(fā)射“部分失敗”——未將衛(wèi)星送入足夠高的軌道——之外，后面10次發(fā)射都獲得成功。
與位于500多千米高度的軌道的哈勃不同，羅曼與地球的距離大約為150萬千米，比哈勃遠(yuǎn)得多。確切說，它位于太陽-地球系統(tǒng)的“外拉格朗日點(diǎn)”L2，并在這個(gè)點(diǎn)繞著一個(gè)特殊軌道搖擺。這個(gè)區(qū)域有眾多正在運(yùn)行與已經(jīng)結(jié)束任務(wù)的航天器，預(yù)定于2021年發(fā)射的韋伯也位于這個(gè)區(qū)域。
在這個(gè)區(qū)域，羅曼在太陽引力與地球引力的共同作用下，跟隨地球圍繞太陽轉(zhuǎn)。因?yàn)榫嚯x地球如此遙遠(yuǎn)，即使是在航天飛機(jī)時(shí)代，也無法像維修哈勃那樣派宇航員到那里維修它。
與其他紅外望遠(yuǎn)鏡一樣，羅曼的壽命取決于攜帶的制冷劑的消耗速度。制冷劑降低整個(gè)望遠(yuǎn)鏡的溫度，盡量減少其自身發(fā)出的紅外線，降低自身的紅外線“噪聲”對(duì)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的干擾。按照計(jì)劃，羅曼到達(dá)指定區(qū)域之后，將會(huì)運(yùn)行5年。如果情況良好，可能還會(huì)延長(zhǎng)5年壽命。
我們期望“100個(gè)哈勃”——羅曼——可以在2025年如期升空運(yùn)行，為人類帶來更多絕美的太空?qǐng)D，也幫助人類破解宇宙中的萬物與宇宙自身的更多奧秘。
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