一块和哈勃一样大的镜子，为什么能一次看到一百倍的天空。
图片：NASA 天文每日一图（APOD）· Video Credit: NASA · 当日页面 apod.nasa.gov/apod/ap260831.html
今天的 NASA 天文每日一图不是一张照片，是一段视频。
这在这个栏目里不常见。二十多年来，APOD 每天挑一张宇宙的图片，配一段由专业天文学家写的说明。今天它没有挑图，因为昨天发生的事情，一张静止的画面装不下——
一台新的太空望远镜升空了。
昨天早上七点二十六分
按美国东部时间，是 2026 年 8 月 30 日星期日上午 7:26。换成世界时是 11:26，换成北京时间是昨天傍晚 19:26。
地点是佛罗里达州肯尼迪航天中心的 39A 发射台——阿波罗登月火箭起飞的那个台子。运载工具是 SpaceX 的猎鹰重型火箭，27 台梅林发动机，NASA 的通稿说推力“超过五百万磅”。
后面这几步，都是 NASA 自己确认过的：
起飞后大约 7 分钟，地面收到了望远镜的信号。
T+31 分钟，航天器与火箭分离。
起飞后 1 小时 23 分，太阳能板与下部仪器遮阳罩展开完成。
它叫南希·格雷斯·罗曼太空望远镜。
那个被问“哪位女士会选数学而不选拉丁语”的女孩
在讲这台望远镜之前，得先讲这个名字。
南希·格雷斯·罗曼 1925 年 5 月 16 日出生在美国田纳西州纳什维尔，2018 年 12 月 25 日去世，享年 93 岁。她是 NASA 的第一位首席天文学家，也是 NASA 第一位担任行政主管职位的女性。
她小时候第一个教她认星座的人，是她的母亲——母亲还带她在密歇根看过北极光。而后来告诉她“科学不太适合女性”的，也是她的母亲。那个为她打开天空的人，也曾试着把它关上。
高中时，她想用第二年的代数课替掉第五年的拉丁语课。NASA 口述历史项目里保留了她自己的回忆，一句原话：
“哪位女士会选数学而不选拉丁语？”
她记得那位辅导老师“看起来足有十英尺高，居高临下地看着我”。她自己的评语是：这种劝阻“已经明显到不能更明显了”。
她还说过：“我从一开始就被告知，女性不可能成为科学家。” 以及——“如果我不那么固执，我早就被劝退了。”
后来她成了把哈勃望远镜从一个构想推成一个国会预算项目的关键人物。她去国会游说时用过一个说法，至今是所有科学传播者应该学的一句话：花一个美国人每年看一场电影的钱，可以换来十五年令人兴奋的发现。
给她起“哈勃之母”这个外号的，是她的同事、天文学家 Ed Weiler。这是一个绰号，不是 NASA 授予的头衔——NASA 官方的正式说法一直是“NASA 的第一位首席天文学家”。
退休以后她做了两件事：给华盛顿特区的初中生教科学；为视障学生录制有声教材。
2020 年 5 月 20 日，NASA 把这台原名 WFIRST 的望远镜改名为她的名字。今年 7 月 28 日，一块纪念牌被装到了这台望远镜上，同时装上去的还有一张存储卡——上面记录着公众提交的 1350144 个人名。
一百三十五万个人的名字，此刻正在飞向一百五十万公里之外。
现在说那个机关：同一块镜子，一百倍的天空
罗曼的主镜直径 2.4 米。哈勃的主镜直径也是 2.4 米。
一模一样。
但 APOD 今天的说明里写着：罗曼“每一次快照能看到 100 倍多的天空”。NASA 自己更喜欢这样讲：“一张罗曼的照片，包含的细节相当于哈勃的 100 张。”
同样大的镜子，怎么会差一百倍？
这里要先破一个直觉。很多科普会说：因为罗曼的镜子更弯、副镜更近，所以视野更宽。这话方向没错，但它不是那个真正干活的原因。
真正的原因，在镜子后面。
想一想相机是怎么工作的。镜头把天空的一小块压缩到一个平面上，然后你在那个平面上放一块感光元件去接住它。镜子决定你能收到多少光、看得多细；而你一次能拍下多大一片天空，取决于那个平面上铺了多大面积的芯片。
哈勃的近红外相机 WFC3/IR，感光芯片是一块 1024 × 1024 的探测器——一百万像素出头，比一枚指甲盖大不了多少。
罗曼的宽视场仪器（WFI），铺的是 18 块 4096 × 4096 的探测器，拼成一整个焦平面，大约三亿像素。
算一下：罗曼一次拍下的天空是 0.281 平方度（这是 NASA 给的、扣掉芯片缝隙后的值）；哈勃 WFC3/IR 一次是 123 角秒 × 136 角秒，也就是 0.00129 平方度。
两者相除：约 218 倍。
所以 NASA 说的“至少 100 倍”，是往下说的。按原始数字算，对哈勃的红外相机来说接近 200 倍。这里我不去“纠正”NASA——机构在自我宣传上比媒体保守，这件事本身值得说一句。
那么更弯的镜子、更近的副镜，作用是什么？它们是让这块巨大的焦平面成为可能的前提。 哈勃的光路把光走了 57.6 米（折叠在镜筒里）才成像，焦比 f/24；罗曼只走 19 米，焦比 f/7.9。光路越短，同一片天空在焦平面上占的地方越小——于是一块二十几厘米宽的芯片阵列，才装得下 0.8 度 × 0.4 度这么大一片天。如果用哈勃的 f/24，同样这 18 块芯片只能看到九分之一左右的天空，而且把每个细节放得过大、白白浪费。
一句话：口径决定你收到多少光，焦比和探测器决定这些光里装下多少天空。
哈勃在一条五十七米长的光路末端放了一块指甲盖；罗曼把光路缩短到十九米，然后把整个焦平面铺满了十八块芯片。
顺便几个让人愣一下的数字：这两块主镜一样大，但哈勃的重 828 公斤，罗曼的只有 186 公斤——不到四分之一。罗曼这块镜子镀的不是铝，是银，银层厚度不到 400 纳米，NASA 的说法是“大约比一根头发细 200 倍”。镜面上平均的起伏高度是 1.2 纳米，比任务要求还光滑一倍多。
关于这块镜子的来历，要按 NASA 自己的措辞讲：它“由国家侦察局转交给 NASA”，团队“修改了镜子的形状与表面以满足罗曼的科学目标”。2012 年 6 月 4 日，国家侦察局宣布向 NASA 捐赠了两套完整的 2.4 米望远镜组件，全新未用，取走了感光器件和电子设备。外界常写的“间谍卫星的镜子”，从未得到国家侦察局或 NASA 的确认，这里不写。
还有一件事：那两套里只有一套变成了罗曼。另一套至今还在箱子里，没有计划，没有经费。 一整套哈勃级别的光学系统，闲置着。
它接下来五年要干的三件事
罗曼的主任务期是 5 年，设计上支持再延长 5 年。它不绕地球，而是飞到**日地系统的第二拉格朗日点（L2）**附近的一条晕轨道上——离地球约 150 万公里，在地球的背阳侧。
“不绕地球”听起来抽象，其实很好懂：它跟着地球一起绕太阳走，始终待在太阳-地球连线的延长线上，像一个被牵着的风筝。这个位置的好处是，一面遮阳罩就能同时挡住太阳、地球和月亮。到那儿要飞三个月，之后还有三个月的在轨调试。NASA 的说法是，第一批图像预计在2027 年初。
到了之后，它主要做三件事：
一、大范围深空巡天（约 17 个月）。中层区域 2400 平方度，加上外层的 2700 平方度，总计超过 5000 平方度——约占全天的 12%。看的是几亿个星系的形状和距离，用来测宇宙的膨胀史。
二、高纬度时域巡天（约两年里累计 6 个月的观测时间）。宽层超过 18 平方度——NASA 打的比方是“相当于 90 个满月那么大”——每 5 天回访一次，连续两年。它要找的是超新星，预期能抓到大约 27000 颗 Ia 型超新星，NASA 的原话是“大致相当于此前所有巡天加起来的 10 倍”。连上核坍缩超新星、超亮超新星、潮汐撕裂事件，总计约 10 万次宇宙爆炸。
三、银河系核球时域巡天（约 15 个月）。6 个天区，合计 1.7 平方度——正好是那个宽视场仪器视野的 6 倍。每 12 分钟回访一次，分 6 个观测季。它监视着上亿颗恒星。
请注意第三件事的性质：每 12 分钟拍一次，拍几个月。那不是照片，那是电影。 而同一台仪器在别的季节又在做 5000 平方度的静态深空测绘。这种两副面孔，本身就是它最厉害的地方。
用引力找行星，和一个中国名字
第三件事里要找的是系外行星，用的方法叫引力微透镜。
原理其实很好讲。当一颗前景恒星恰好从一颗遥远背景恒星的正前方经过，它的质量会弯曲时空，把背景那颗星的光聚起来一点——NASA 的说法是，它成了“一面天然的放大镜”，让背景星短暂地变亮。如果这颗前景恒星带着一颗行星，那颗行星会在这段变亮的曲线上，再叠加一个更短、更小的凸起。
这个方法最特别的地方是：它是靠行星的引力发现行星，不是靠行星的光。
所以它能找到那些又冷、又远、甚至根本没有恒星的行星——那正是开普勒和 TESS 够不到的地方。同行评议的预测是：罗曼能找到大约 1400 颗绕着恒星的行星（其中约 200 颗质量在三个地球质量以内，灵敏度低到约 0.02 个地球质量，也就是木卫三的量级），以及约 250 颗没有恒星的“流浪行星”，最小到火星质量，其中约 60 颗不超过一个地球质量。
现在说那个中国名字。
引力微透镜用来找行星这套方法的奠基论文，是 1991 年发表在《天体物理学报》上的 Mao & Paczyński，《双星与行星系统的引力微透镜》。
那个“Mao, S.”是毛淑德。
他 2010 到 2018 年是中国科学院国家天文台的研究员，2019 年 4 月起任清华大学天文系系主任。而三十年后，那篇算出“罗曼能用这个方法找到约 1400 颗行星”的论文（Penny et al. 2019），作者名单里也有他。
一个中国天文学家在 1991 年提出的办法，三十五年后，一台以美国第一位首席天文学家命名的望远镜带着它上了天；而预测这台望远镜能用这个办法找到多少行星的那篇论文，他也是作者之一。
罗曼上还有第四件事，叫星冕仪。NASA 把它形容为“一套由掩模、棱镜、探测器、甚至会自己形变的镜子组成的系统，用来挡住遥远恒星的强光，直接给它旁边的行星拍照”。它的定位是技术验证——性能应当“比此前飞上太空的任何星冕仪强两到三个数量级”。目标很明确：为未来的宜居世界天文台验证技术。罗曼这一步只拍木星那样的大行星，但方向就是那个方向。
每天一点四太字节，并且没有独占期
罗曼每天下传约 1.4 太字节数据，是 NASA 天体物理任务里最高的。作为对照：哈勃每天 2.7 吉字节，韦布每天 58 吉字节。罗曼一天产生的数据，大约相当于哈勃一年四个月的量。
而这里有一件让我觉得比任何技术参数都更值得写下来的事。NASA 的常见问题页上写着：
“数据没有独占期，100% 的观测时间由科学共同体主导和指定。”
太空望远镜的传统做法是：申请到观测时间的团队，有大约一年的时间独享自己的数据，然后才公开。罗曼取消了这个环节。太空望远镜科学研究所今年的通报给出了具体时限：二级数据在下传后约 2 天发布，三级约 5 天，四级约 7 天。
也就是说，一个在成都的中学生，可以在数据落地一周之内，下载到与普林斯顿教授一模一样的像素。
关于经费，说几个数字就好
这台望远镜差点没有今天。
它在 2010 年的美国天文学十年规划里被列为大型空间任务的首要优先项；此后在多个预算周期里被提议取消或大幅削减。2025 年 6 月公布的 2026 财年总统预算申请，给罗曼的数字是 1.566 亿美元，而此前的规划值是 3.765 亿美元；同一份申请把 NASA 科学任务部整体从上一年的 73 亿降到 39 亿。
结果是：2026 年 1 月 15 日通过的 2026 财年拨款法案，给了罗曼 3 亿美元。
然后它比正式承诺的发射准备日期（2027 年 5 月）提前了大约九个月升空。NASA 局长 Jared Isaacman 在发射后的通稿里用的措辞是“提前于计划、且未超预算地交付”。
这些数字自己会说话，不需要我加评论。
最后
哈勃已经工作了三十五年，它给我们看清了单个天体：一个星系、一片星云、一颗恒星临死前的样子。而罗曼要做的是另一件事——把天空整片地量下来。
这两件事都得做。天文学既需要有人把一朵花拍到毫毛可见，也需要有人把整片草原测绘一遍，因为有些问题只有在样本足够大的时候才会出现答案。
那个被问“哪位女士会选数学而不选拉丁语”的女孩，把哈勃推上了天，然后在 93 岁那年去世。八年后，一台以她命名的望远镜升空了；她的名字，和另外一百三十五万个人的名字一起，正在往一百五十万公里之外飞。
如果她当年不那么固执，我们今天就没有这台望远镜。有些事情，真的取决于一个人在十几岁那年有没有听劝。
资料：NASA 天文每日一图 2026 年 8 月 31 日、NASA 罗曼任务博客（2026-08-30 发射通报）、NASA 新闻发布《NASA's dark universe-seeking Nancy Grace Roman Space Telescope launches》、science.nasa.gov 罗曼任务专页（宽视场仪器技术页 v1.4、天文台技术页、星冕仪、三大核心巡天页、常见问题）、NASA《9 Things to Know》、NASA 主镜完成通稿、NASA 南希·格雷斯·罗曼传记页、NASA 约翰逊航天中心口述历史项目《Nancy Grace Roman 访谈》（2000-09-15）、ESA/Hubble《The “Mother of Hubble”》、NASA 哈勃光学系统页、太空望远镜科学研究所（STScI）WFC3 性能页与 2026 年通报、IPAC 罗曼 WFI 页、Mao & Paczyński《ApJ》374:L37 (1991)、Penny et al.《ApJS》241:3 (2019)、Johnson et al.《AJ》160:123 (2020)、清华大学天文系、美国天文学会（AAS）2025-06 与 2026-01 预算简报、NASA 纪念牌与姓名存储卡通稿、NASA《Roman Galaxy Zoo》页、NASA Roman Space Observer 游戏、哈佛-史密森天体物理中心宇宙教育论坛《Einstein's Lens》演示文档