NASA艾姆斯对罗曼任务的贡献

NASA的南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜（Nancy Grace Roman Space Telescope）定于8月30日（星期日）发射，它将使天文学家能够探索广阔的宇宙区域，并解决暗能量、暗物质、太阳系外行星以及星系在宇宙时间中的形成和增长等关键问题。位于加州硅谷的NASA艾姆斯研究中心（Ames Research Center）的研究人员利用该中心的设施、专业知识和创新，为罗曼任务做出了关键贡献，将推进罗曼的科学目标。

预测和消除眩光的工具

罗曼的主相机——宽视场仪器（Wide Field Instrument）——将在光学和近红外光下拍摄宇宙的大范围高分辨率图像。这些前所未有的图像将使天文学家能够解码宇宙最深层的奥秘。

罗曼相机收集的各种眩光会降低图像质量，从而削弱天文学家表征某些宇宙结构的能力。由NASA艾姆斯的一个团队与位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心（Goddard Space Flight Center）以及加州帕萨迪纳的IPAC/加州理工学院（IPAC/Caltech）合作开发的创新软件将改善罗曼的图像并优化观测计划。该软件名为ROSALIA（Roman Sky Analyst for Low Surface Brightness Imaging and Astronomy），用于预测并去除罗曼宽视场仪器捕获的天文图像中的杂散光。

当光子望远镜光学系统内散射时，会产生污染性的杂散光。由此产生的光闪可能产生欺骗性的图像伪影，模仿真实行星或星云的外观。ROSALIA软件将允许天文学家调整其观测计划，以限制光闪污染罗曼图像中的科学目标。

除了明亮的光闪，杂散光还可能表现为漫射背景。这种形式的杂散光干扰了对宇宙最暗区域的观测，而这对理解宇宙中大型结构的形成至关重要。

另一个导致背景光遮蔽的主要贡献者来自自然本身：黄道光。黄道辐射源于太阳系内行星际尘埃粒子对太阳光的散射。ROSALIA软件预测并剥离背景污染，包括图像中的黄道光和杂散光，从而揭示星系边缘隐藏的微弱漫射辐射，那里隐藏着宇宙演化的历史。

模拟图像，如罗曼太空望远镜宽视场仪器所捕获，并经处理去除眩光，显示两个相互作用的星系。

模拟，未处理

模拟，已处理

罗曼宽视场仪器的模拟视图

用于观测系外行星的新型“多星”技术

罗曼日冕仪（Roman Coronagraph Instrument）是罗曼搭载的两台仪器之一。它将展示有史以来在太空中飞行的最先进技术，用于直接对其他恒星周围的行星成像。罗曼日冕仪使用一系列掩模和反射镜，包括两个变形镜，来抑制星光。通过精确控制变形镜的形状，它在恒星周围创造了一个“暗区”，观察者可以在那里看到轨道行星反射的微弱光线。

罗曼日冕仪仪器的基线操作模式仅支持在单星系统中观测系外行星，因为目前的日冕仪通常无法抑制多星系统（如双星系统）中额外的污染星光。

我们的太阳系只有一颗恒星——太阳。但大约一半的类日恒星位于多星系统中。能够直接对多星系统中的系外行星成像，将增加探测太阳系外生命的可能性，并扩大我们对系外行星形成和演化的认识，因为这些过程在单星和多星系统中的展开方式存在重大差异。消除多颗恒星的重叠眩光是成像此类系统中行星必须克服的关键挑战。

NASA艾姆斯的研究人员正在通过一项名为多星波前控制（Multi-Star Wavefront Control, MSWC）的创新技术来应对这一挑战。该技术包括定制的遮光掩模和配套软件，旨在抑制多颗恒星的光线并揭示隐藏的系外行星。通过与位于南加州的NASA喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory）合作，MSWC掩模被纳入罗曼日冕仪的飞行仪器，作为罗曼基线观测模式之外的附加能力。如果在主要技术演示阶段完成后，日冕仪团队获得额外的观测时间，则可以使用这些掩模。

距离我们太阳系最近的恒星系统——半人马座阿尔法星（Alpha Centauri）——是离地球最近的多星系统之一，距离仅4光年。这个三合星系统包含一对类日恒星——半人马座阿尔法AB——以及一颗绕行的小得多的暗淡恒星——比邻星（Proxima Centauri）。虽然尚未确认该系统中类日恒星周围存在系外行星，但NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）在半人马座阿尔法A的宜居带中识别出一个行星候选体。包括艾姆斯MSWC团队在内的研究人员正在努力开发观测该系统所需的能力。

NASA艾姆斯还为罗曼日冕仪参与计划（Roman Coronagraph Participation Program）中的硬件工作组提供领导和支持。该计划允许国际研究团队为罗曼日冕仪提供超出其基线模式的额外能力；这包括NASA艾姆斯正在开发的多星模式，这些模式使用超出基线的不同掩模或新的波前控制和传感算法。

先进的超级计算

艾姆斯的NASA高级超级计算部门（Advanced Supercomputing Division）的专家通过带来数据管道和任务操作方面的丰富经验，为罗曼项目在关键任务开发阶段提供建议和指导，从而推进罗曼的科学。这确保了地面系统和操作的可靠性能，使科学数据处理高效，并确保所得科学数据产品的质量和完整性。

NASA高级超级计算研究人员与艾姆斯MSWC团队合作，开发了用于多星波前控制模拟的高性能计算工具，并进行了评估MSWC技术可行性的研究。

了解更多：

南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜任务：https://science.nasa.gov/mission/roman-space-telescope/

面向新闻媒体：

罗曼媒体资源：https://science.nasa.gov/mission/roman-space-telescope/roman-media-resources/

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