2020年5月20日，NASA宣布將WFIRST改名為“羅曼空間望遠鏡”（“羅曼”）。

羅曼的主鏡面是當(dāng)年為鎖眼－11號衛(wèi)星定制的。它本來被預(yù)期用于觀測地面目標(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：哈勃上的相機要拍攝一兩百次才可以拍完的天區(qū)，羅曼上的相機一次就可以拍完。

因為焦距短，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，飛船短得多也就意味著輕得多：羅曼在升空時的質(zhì)量是4．166噸，而哈勃升空時的質(zhì)量是11．11噸，接近羅曼望遠鏡質(zhì)量的3倍。羅曼的飛船由哈里斯（Harris）公司制造，這個公司在2015年與制造出羅曼主鏡面的�？怂估�斯公司合并。

羅曼的兩大設(shè)備：寬場設(shè)備與星冕儀

望遠鏡的主鏡面只負責(zé)采集光線，要進行科學(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。與羅曼望遠鏡的主鏡面配合的儀器有兩個。第一個儀器是寬場設(shè)備，第二個儀器是星冕儀。

羅曼的結(jié)構(gòu)圖，其中右側(cè)淡黃色箭頭所指為寬場設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖，左側(cè)白色箭頭所指為星冕儀 ｜ 來源：Neil Gehrels， Kevin Grady

寬場設(shè)備是羅曼上面用來進行大范圍（“寬場”）觀測的設(shè)備。它由兩套部件構(gòu)成。其中，第一套部件是一個照相機與配套的7個濾光片。其中，照相機由18個CCD探測器拼接而成，總像素達到2．88億。7種濾光片的觀測波長的范圍從480納米到2000納米，可以觀測綠、黃、紅光與紅外線。

寬場設(shè)備的第二套部件是兩個光譜儀，用來觀測天體的光譜。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棱鏡，棱柵光譜儀的分光部件是一個棱柵——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的波長范圍從600到1800納米，對應(yīng)紅色到近紅外線范圍；棱柵光譜儀觀測的波長范圍從1000到1930納米，在近紅外線范圍。

羅曼上面的寬場設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖，其長、寬、高分別是2．75米、1．85米與1．29米 ｜ 來源：Neil Gehrels， Kevin Grady

寬場設(shè)備的照相機單次觀測范圍是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照相機（WFC3）的紅外通道單次觀測范圍的約200倍，是哈勃的高級巡天照相機（ACS）單次觀測范圍的約100倍。

羅曼的視場與哈勃以及韋伯上面的相機的視場的對比。圖中共有18個白色邊框區(qū)域，對應(yīng)羅曼的18個CCD探測器的視場，圖下方從左到右分別是哈勃的ACS、哈勃的WFC3與韋伯的NIRCAM的視場大小。 ｜ 來源：Wide－Field InfraRed Survey Telescope－ Astrophysics Focused Telescope Assets WFIRST－AFTA 2015 Report by the Science Definition Team （SDT） and WFIRST Study Office

因此，羅曼非常適合用來對宇宙進行掃描式觀測。根據(jù)設(shè)計，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個哈勃”。它進行2200平方度的大范圍巡天時，極限星等可以達到27等；進行3平方度的小范圍深場巡天的極限星等為29等。在曝光1小時的情況下，7個濾光片的觀測極限星等都可以達到28等左右。

為便于直觀體會這些數(shù)字，我們以人的肉眼可以觀測到的最暗的星（6．5等）來對比。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。如果增加相機曝光時間，羅曼望遠鏡也可以觀測30等的光源。比如，寬場設(shè)備對超新星進行深度成像時，Z、Y、J、H、F濾光片可以分別觀測到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)家只能在日全食時才可以看到日冕。為了可以在平時可以觀測到日冕，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與光譜儀構(gòu)成。星冕儀擋住恒星發(fā)出的光之后，照相機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視野的邊長只有9角秒，光譜儀的視野的邊長只有2．2角秒。對應(yīng)的天區(qū)的面積分別只有寬場設(shè)備觀測面積的1／4500與1／750000，都比寬場設(shè)備的視場小得多，適合用來進行固定目標(biāo)的后續(xù)觀測，而不能用以巡天。

羅曼上面的星冕儀的結(jié)構(gòu)圖 ｜ 來源：Neil Gehrels， Kevin Grady

如果用星冕儀遮擋住恒星發(fā)出的強光，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比度的優(yōu)勢。雖然它的主鏡面只有2．4米，但它的對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極限暗20到100倍。而且，它的視場雖然比羅曼上面的寬場設(shè)備的視場小得多，但還是比30－40米級地面望遠鏡的視場大得多。

羅曼探測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：空間望遠鏡可以用天體測量學(xué)的方法探測到木星大小的系外行星。這兩個構(gòu)想后來都被哈勃實現(xiàn)了。南�！ち_曼很可能是第一個提出用空間望遠鏡觀測系外行星的人。