美国国家航空航天局(NASA)宣布,8月30日发射的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜(Nancy Grace Roman Space Telescope)燃料充足,预计可运行至少22年——超过原设计10年寿命的一倍还多。这意味着这台耗资巨大的旗舰望远镜还没正式开工,就"白捡"了12年。
省燃料的关键是第一次中途修正点火。8月31日美东时间中午12:02,罗曼望远镜进行了约3分钟的点火,只用了40磅(约18公斤)肼燃料,而预算是441磅(约200公斤)——省了九成以上,精度超过99%。NASA戈达德中心主任杰米·邓恩说,这一次点火就省出了约4年的燃料。原理很简单:预算是按"最重情况"做的,实际飞船只有17760磅,远低于21605磅的规划上限,发射前又把燃料箱加满——光是"轻"和"满"这两项,又省出约4年。
罗曼望远镜的目的地是日地拉格朗日L2点,距地球约150万公里。原定发射第一周的第二次中途修正,因为第一次太准而推迟到了9月下旬;约发射100天后(12月初)还要做一次轨道插入点火。NASA预计这两把火也都会低于预算,再省出约4年。10年设计寿命,加上三次省出的12年,合计至少22年。推进负责人艾莉森·饶解释了预算逻辑:按最大重量做预算,是为了给意外留余量——这次是余量变成了红利。
燃料是意外之喜,仪器调试也在顺利推进。主载荷"宽视场仪器"是一台3.008亿像素的红外相机,主镜2.4米与哈勃同尺寸,但视场是哈勃的100倍。发射10天后它在零下65°C下"烘干除污",现已冷却到工作温度零下143°C;日冕仪(用于直接拍摄系外行星)的测试也已成功。到达L2后,望远镜每约28天做一次轨道维持点火,燃料消耗将进入"细水长流"模式。
这一幕在2022年上演过:韦伯望远镜发射后,同样因为精准发射和保守预算,燃料省出了约20年的寿命。NASA副局长阿米特·克沙特里亚在美国宇航学会研讨会上特别感谢了SpaceX的精准发射——8月30日正是猎鹰重型火箭把罗曼送上天的。
对天文界来说,22年意味着什么?罗曼的核心任务是暗能量巡天、系外行星普查和红外宇宙学,这些都是"越久越值钱"的时间累积型科学。暗能量巡天需要反复扫描大片天区,时间越长,统计出的超新星和弱引力透镜样本就越多,对宇宙加速膨胀的测量就越准;系外行星的微引力透镜巡天同样如此——多出一倍时间,意味着可能多发现数千颗系外行星。一台设计用10年的望远镜能用22年,等于科学产出翻倍,而成本一分没加。
接下来要看的是仪器全面开机后的首批图像——如果一切顺利,2027年我们就能看到这台"哈勃视场100倍"的望远镜眼中的宇宙。