罗曼的核心科学仪器——广域仪器(Wide Field Instrument)包含18个探测器。工程师指定了每个探测器的一小部分区域,用于快速监测不同的导星——这些恒星的位置已得到高精度的确认。
罗曼的姿态控制系统首先将航天器指向正确的天区。随后,精细制导系统持续跟踪这些参考星,并提供信息以帮助天文台在曝光期间校正微小运动。如果没有这些额外调整,罗曼将无法保持足够的稳定性以拍摄出尽可能JianCe的图像。
“罗曼的每一次观测都依赖于其能够精确指向正确的宇宙区域并保持足够长的时间以采集图像的能力,对于深度曝光,这可能需要几分钟到几个小时不等,”位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心罗曼制导仪器系统负责人贝戈尼亚·维拉(Begoña Vila)表示。“精细制导系统每秒向姿态控制系统报告约四次导星位置,姿态控制系统随后可根据需要微调天文台位置以抵消任何漂移。我们的测试证实,我们能够在科学运行中保持天文台极高的稳定性:在进行广域仪器观测时,每半小时的稳定性优于十万分之一度;而在进行耗时更长的日冕仪观测时,每八小时的稳定性优于十万分之一度。这对团队来说是一个非常激动人心的时刻。”
罗曼目前已展示的稳定性水平,大致相当于从约150英里(约240公里)外将激光聚焦在一枚美国十分硬币上。工程师们预计,随着继续对制导系统进行微调,其性能还将进一步提升。如果他们实现目标,这一距离将扩展到约230英里(370公里)。
制导太空望远镜的新方法
罗曼还将测试一种前所未有的制导方式。
“罗曼不像其他太空望远镜那样配备单独的制导仪器,”维拉说。“它不仅追踪恒星的点状外观,还将根据被称为光谱的详细波长模式进行制导。由于罗曼已经配备了用于科学观测的光谱测量设备,它可以利用同样的信息来精确定位望远镜。我们期待在接下来的几周内验证这种光谱制导模式。”
光谱包含了天体光线在不同波长上的分布信息。罗曼在设计上已具备为科学观测收集这些信息的能力,这使得工程师能够利用同一功能来协助确定并维持望远镜的精确位置。
罗曼日冕仪观测到宇宙之光
9月22日和27日,团队更进一步,将精细制导系统与罗曼的日冕仪进行了联合测试。该日冕仪旨在演示抑制恒星强光的先进技术,以便科学家能够研究环绕附近恒星运行的暗弱行星和尘埃盘。
“罗曼的日冕仪也有其内部的稳定机制,使其稳定性甚至远超广域仪器,”维拉说。
这种额外的稳定性对于日冕仪观测至关重要。即使是极其微小的振动或指向误差,都可能导致多余的星光泄漏到图像中,从而淹没科学家希望探测到的暗弱行星。
日冕仪于9月1日“苏醒”,并在月中旬舒展了其数字、电子和机械“四肢”。在确认罗曼的精细制导系统能够保持仪器稳定后,团队调整了其焦距,让日冕仪首次对太空进行了初步观测。这些早期观测将帮助科学家在开展更严苛的测试前继续对该仪器进行微调。
“此次观测证实该仪器能够生成JianCe的聚焦图像,”位于南加州的NASA喷气推进实验室罗曼日冕仪科学家瓦内萨·贝利(Vanessa Bailey)表示。“这是一次非常初步的测试,由此开启了一系列循序渐进、日益复杂的任务流程,帮助我们为该仪器未来的观测做好准备。”
大麦哲伦云中出现首批恒星
在首次测试中,罗曼的日冕仪观测了邻近星系大麦哲伦云中的一颗暗弱恒星。图像中包含了额外的“噪声”,因为该仪器的探测器被刻意保持在高于其最终工作温度的状态。在此阶段保持较高温度有助于防止污染物附着在探测器上。
“我们在进行初步测试,确保光线能通过系统,”贝利说。“周日的第二步是确认我们指向的观测。团队将探测器冷却以获得更好的灵敏度,我们在大麦哲伦云中观测了一个新位置,预期会在单张图像中看到许多恒星。我们确实看到了!我们终于可以松一口气了!”
第二次观测提供了另一项重要确认:罗曼的指向符合科学家的预期,且在探测器冷却以获得更高灵敏度后,日冕仪能够探测到多颗恒星。这些成功的测试标志着该仪器调试过程又迈出了一步,NASA正以此为罗曼未来更复杂的观测做准备。