哈勃空間望遠鏡是當今最著名的天文望遠鏡，“哈勃”在公眾心中甚至是天文學的代名詞。但你知道孕育它的“哈勃之母”嗎？她就是南?！じ窭偎埂ち_曼。羅曼不僅在天文學上頗有建樹，成為美國國家航天航空局的第一位首席科學家，管理多個項目，還被視為塑造了空間天文學50年面貌的人物。因為她的強勢，她還曾是許多天文學家眼中的“滅絕師太”，本文就跟大家聊聊這位傳奇天文學家的故事。

撰文 | 王善欽

2020年5月20日，美國國家航天航空局（NASA）局長Jim Bridenstine宣布，將“寬場紅外空間望遠鏡”（WFIRST）改名為“南?！じ窭偎埂ち_曼空間望遠鏡”——縮寫為“羅曼空間望遠鏡”，以紀念傳奇天文學家南?！じ窭偎埂ち_曼（Nancy Grace Roman，1925-2018）。

羅曼空間望遠鏡是NASA未來最重要的空間項目之一，經(jīng)費預算高達39億美元，折合人民幣大約280億元。在NASA未來項目中，除了耗資近百億美元的詹姆斯·韋伯空間望遠鏡之外，羅曼空間望遠鏡可以算得上排名靠前的燒錢項目了。

在WFIRST被改名之前，羅曼就已經(jīng)被譽為“哈勃空間望遠鏡之母”，簡稱“哈勃之母”。因此，這次NASA將WFIRST改為羅曼望遠鏡，本身不值得驚訝。

但是對于公眾來說，南?！じ窭偎埂ち_曼卻是一個相對陌生的人。她是誰？她為什么被稱為“哈勃之母”？她為什么被眾多天文學家視為“滅絕師太”。本文將介紹這位塑造了空間天文學50年面貌的傳奇人物。

為天文而生，熱愛從童年開始

1925年5月16日，南希·格蕾斯·羅曼出生于美國田納西州首府納什維爾市。她的母親喬治亞·弗蘭西斯·斯密斯·羅曼（Georgia Frances Smith Roman）是一個音樂教師，她的父親歐文·羅曼（Irwin Roman）是一名地球物理學家。

在羅曼出生后僅三個月，全家就搬到俄克拉荷馬州。此后，羅曼又隨著父母輾轉搬到得克薩斯州、新澤西州、密歇根州、內華達州與馬里蘭州，每次搬遷都與其父親的工作調動有關。比如，他們從東北部的密歇根州搬到西部沙漠地帶的內華達州的原因是，她父親被任命為聯(lián)邦地理研究西部區(qū)域的首席科學家。

這樣不平凡的家庭，對羅曼的成長產(chǎn)生了重要影響。羅曼在1980年接受的一次采訪中說，她的父母激發(fā)了她對科學的強烈興趣。她的母親帶著她欣賞星座、極光等天文現(xiàn)象，還帶她觀察鳥類、樹木、各種動植物。

在內華達州時期，羅曼對天文產(chǎn)生了最強烈的興趣。當時羅曼一家居住在雷諾市的邊緣，此處人員稀少，很少有燈光污染，加上沙漠地區(qū)的干燥空氣，使這里非常適宜天文觀測。羅曼在這里看到了空前清晰，璀璨美麗的星空。

11歲那年，羅曼與鄰居的小女孩們一起組建天文俱樂部，看口袋書《觀星》（Seeing Stars），認識星座。不久后，羅曼隨父母搬到馬里蘭州的巴爾的摩，在那里讀中學。正是從中學時代開始，羅曼決定將來投身天文研究。

在那個時代，公眾依舊對女性充滿偏見，認為女性不適合學習科學。這使得喜歡科學的羅曼在同學中像個異類。她曾經(jīng)問輔導員是否可以不學拉丁文而去學代數(shù)，輔導員立即嘲笑她：“怎樣的女子才會不學拉丁文而去學數(shù)學？”

性別歧視并未澆滅羅曼對科學的熱情。高中畢業(yè)后，羅曼進入位于賓夕法尼亞州的斯沃斯莫爾（Swarthmore）學院，她選擇了天文學。盡管周圍的老師都不鼓勵她的這個興趣，但她卻絲毫不退縮。在大學里，羅曼認真使用兩臺學生用的天文望遠鏡，學習各種觀測技巧。

芝加哥大學的天文新星

1946年3月，21歲的羅曼進入芝加哥大學攻讀博士學位。芝加哥大學當時掌管著位于校內的葉凱士天文臺與位于得克薩斯州的麥克唐納天文臺，擁有一流的天文觀測資源。與此同時，著名的《天體物理學雜志》的編輯部當時也在葉凱士天文臺內，著名天文學家云集，這使得當時的芝加哥大學成為天文學的圣地之一。

羅曼進入芝大后，拜訪了學校里的三位教授：奧托·斯特魯維（Otto Struve，1897-1963）、喬治·馮·別斯布洛克（George van Biesbroeck，1880-1974）與威廉·摩根（William Wilson Morgan，1906-1994），請求他們給她課題。三位天文學家都給了羅曼題目。斯特魯維是當時世界聞名的天文學家，是恒星天文學方面的權威，他給了羅曼一個理論課題；別斯布洛克給了羅曼一個數(shù)據(jù)處理課題；摩根給了羅曼一個觀測課題。

這三人中，摩根后來成為羅曼的博士課題的導師。事實上，摩根一開始并不喜歡羅曼，一度在半年時間內都不與羅曼交談。在摩根的指導下，羅曼在恒星光譜方面的研究進展很快，于1949年獲得芝加哥大學的博士學位。此后幾年，羅曼留在芝大繼續(xù)研究恒星光譜。

從1948年到1956年的8年時間是羅曼天文研究的黃金時期，每年她都有以第一作者身份的論文發(fā)表。有人統(tǒng)計了羅曼在1948年到1956年的第一作者論文至今（2020年）為止的被引用的情況，發(fā)現(xiàn)以下論文進入當年發(fā)表后被引用數(shù)的前100名：

研究金屬線恒星分類的論文（1948年）；排名23?

研究大熊座的運動星群的論文（1949年），排名28，憑著這篇論文，她獲得博士學位；

研究英仙座的運動星團的論文（1950年），排名97；?

研究兩類恒星光譜與動力學特征的關系（1950年），排名51；?

研究天鵝座早型恒星的會聚現(xiàn)象的論文（1951年），排名70；?

研究某些類型的明亮恒星光譜的論文（1952年）；排名17?

研究高速F型恒星的論文（1954年），排名50；?

編制高速運動的恒星的星表的論文（1955年），排名20；?

研究掩食雙星的光譜類型的論文（1956年），排名54。

這些論文被引用的名次彰顯了羅曼在恒星光譜研究領域的重要地位。不過，最先為羅曼帶來國際聲譽的是她1953年發(fā)表的一篇研究恒星天龍座AG星（AG Draconis）的光譜的論文。在這篇論文中，她告訴同行，天龍座AG星的光譜會在短時間內徹底改變，然而這篇文章未進入當年出版論文被引用次數(shù)前100的論文之列。

后來，她謙虛地聲稱自己只是運氣好，恰好看到了這種短暫的迅速變化。但如果沒有長期的努力與智慧，僅憑運氣是無法獲得這個成果的。

離開芝大，成功轉型

雖然羅曼在1948年之后學術上進步迅猛，前途似乎一片光明，但是，她實際上在芝大遇到了事業(yè)的天花板：由于性別歧視，當時沒有女性能在芝加哥大學獲得教職。有其他幾所大學主動為她提供教職，但她發(fā)現(xiàn)那些大學沒有足夠的天文觀測設備，因此沒有接受。

無奈，羅曼只能另謀高就。在芝大的著名天文學家柯伊伯（Gerard Kuiper，1905-1973）的推薦下，她于1954年前往海軍研究實驗室（NRL）任職，從事當時新興的射電天文學研究。1951年，NRL在辦公樓的樓頂安裝了直徑15米的射電望遠鏡，那是當時世界上最大、最精確的射電望遠鏡。

盡管研究領域從光學轉到射電，羅曼還是很快進入佳境，僅用了3年就成為NRL微波領域的領頭人。得益于她在光學天文學方面的強大背景，她成為實驗室里少數(shù)橫跨多個領域的權威之一。在此期間，她還成為一個火箭-衛(wèi)星項目的顧問；這個角色使她開始接觸到空間天文學，成為她人生的重要轉折點。

在NRL工作期間，羅曼于1956年應邀訪問了亞美尼亞——當時蘇聯(lián)的加盟國之一。不久后，羅曼訪問蘇聯(lián)。這些活動都提高了羅曼的聲望，也引起了剛建立不久的NASA的決策者的注意。在一次NASA報告會上，有人詢問她，是否認識一些有興趣為NASA建立空間項目的人。羅曼認為這是在邀請自己，因此申請前往NASA。

NASA的第一位首席天文學家

1959年2月底，羅曼前往NASA工作，當時NASA才建立不到半年（1958年7月29日成立）。羅曼入職后，迅速被任命為首席天文學家，從而成為NASA的第一位首席天文學家，也成為NASA第一位女性高級管理人員。

這次選擇使羅曼從一個天文學家轉變?yōu)樾姓鞴?，因為NASA的這個職位只允許最多使用20%的時間做研究，實際上可能沒有任何時間做研究。事實上，她此后確實無法繼續(xù)做研究了。多年后，羅曼回憶起這個選擇，說自己從未后悔，因為她在當時就認為自己選擇了一個可以影響未來天文學50年的重要方向。

這個方向就是：空間天文學。

空間天文學的目標是將望遠鏡發(fā)射到太空中。由于地球大氣的阻擋，地面望遠鏡不能觀測到天體發(fā)射出的伽瑪射線、X射線、大部分紫外線、大部分紅外線等電磁波，而發(fā)射到太空中的空間望遠鏡卻可以輕松地探測到這些信號。即使是地面能夠觀測到的可見光，因為大氣流動的影響，成像質量也受到一定影響。而觀測可見光的空間望遠鏡就不受大氣影響，成的像非常完美。

羅曼的選擇極富遠見。

到NASA之后，羅曼迅速接手了“軌道太陽天文臺”項目，這個項目要將一個衛(wèi)星發(fā)射到太空，一邊繞著地球轉，一遍觀測太陽的輻射。同時，她還接管了NASA研究測地學與相對論的太空項目。從1961年到1963年，羅曼同時擔任天文與太陽物理首席科學家。

在NASA期間，羅曼不僅負責多個空間天文項目，還要當“天文政治家”，四處演講，向天文學家介紹空間天文的進展，化解傳統(tǒng)天文學家對空間天文學的敵意，并物色對空間天文感興趣的天文學家，邀請他們加盟。

這樣的風格此后成為NASA的慣例，NASA的科普做得好，也因為羅曼等人早期就建立了這樣的傳統(tǒng)。

為哈勃望遠鏡鋪路

20世紀60年代，美國與蘇聯(lián)的太空競賽進入白熱狀態(tài)，兩國的火箭技術迅猛發(fā)展。天文學家也抓住了這個機遇，開始規(guī)劃可以用火箭送入太空的大型空間望遠鏡，它們也被稱為“空間天文臺”。

這些項目中，野心最大的是建造一個3米口徑的空間望遠鏡的計劃。天文學家們建議用土星5號將它發(fā)射到太空，用它觀測天體發(fā)出的紫外線、可見光與近紅外線。

作為NASA空間項目的負責人，羅曼采納了這個建議，但她卻決定用更穩(wěn)健的方式來推進這個項目：先制造并發(fā)射更小的光學望遠鏡，驗證項目的可行性，為將來3米的大型空間望遠鏡積累必要的技術。

在整個60年代與70年代，羅曼負責發(fā)展了4個空間天文臺：于1962年被發(fā)射升空的軌道太陽天文臺（OSO）以及先后于1966年、1968年與1972年被發(fā)射升空的“軌道光學天文臺”1號、2號與3號，即OAO-1、OAO-2與OAO-3。

其中，OAO-1因太陽能電池板沒有展開而在升空3天后喪失功能。羅曼等人總結經(jīng)驗教訓后，繼續(xù)推進。此后，OAO-2與OAO-3在升空后成功運行。OAO-3在升空后的第二年被改名為“哥白尼天文臺”，以紀念哥白尼500周年誕辰（Miko?aj Kopernik，1473-1543）。

通過這兩個軌道光學天文臺，天文學家觀測到許多恒星與星系發(fā)出的紫外線與可見光，驗證了空間光學望遠鏡的可行性，直接促進了大型空間望遠鏡的立項與制造。

除了幾個重要的光學軌道天文臺之外，羅曼在NASA任職期間還管理了4個測地衛(wèi)星項目與3個空間X射線或伽瑪探測項目：1970年發(fā)射的X射線探測器烏呼魯（Uhuru）衛(wèi)星、1972年發(fā)射的伽瑪射線小天文衛(wèi)星2號、1975年發(fā)射的X射線小天文衛(wèi)星3號。

管理能力超人的羅曼還規(guī)劃或參與規(guī)劃了天文火箭項目、相對論引力紅移效應探測項目、空間實驗室項目、雙子項目、阿波羅項目、氣球天文項目、機載天文臺項目，等等。對于國際紫外探測器的立項，她也起到重要作用。

值得一提的是，第二個機載天文臺項目被命名為“柯伊伯天文臺”，而當年羅曼正是在柯伊伯的推薦下獲得合適的正式職位。

哈勃望遠鏡之母

OAO-2成功運行之后，羅曼與NASA的其他高管確定可以發(fā)展3米口徑的大型空間望遠鏡。一旦確定可以發(fā)展這樣的大望遠鏡，羅曼就立即投入宣傳之中，到處大力宣傳這個大型空間望遠鏡的重要價值。

1971，羅曼設立了大型空間望遠鏡的科學指導小組，組織起大量天文學家與工程師推進該項目。在大型空間望遠鏡項目因為預算太高而一度于1974年被暫停后，羅曼與斯皮澤（Lyman Spitzer，1914-1997）等多位著名天文學家四處游說，終于讓這個項目重新啟動。1983年，大型空間望遠鏡被改名為“哈勃空間望遠鏡”。由于經(jīng)費削減，這個望遠鏡的口徑被確定為2.4米。

由于羅曼在哈勃項目中的重要作用，曾經(jīng)擔任過哈勃的首席科學家的Ed Weiler, 稱她為“哈勃空間望遠鏡之母”（the mother of the Hubble Space Telescope）。這個稱呼很快被很多人所承認。羅曼對于這個稱呼感到不安，她認為這個稱呼抹殺了其他人對“哈勃”的貢獻。

但她有資格獲得這個榮譽。

首先，她在此前負責管理的幾個光學空間天文臺項目直接為哈勃望遠鏡的立項提供了最牢固的基礎。

她負責的OAO-2是人類歷史上第一個成功運行的軌道光學天文臺，雖然上面的望遠鏡的口徑只有30厘米，但卻發(fā)展出了可靠的指向系統(tǒng)，這對于空間望遠鏡在軌道上調整姿態(tài)、觀測任意方向的目標是至關重要的，是哈勃之前的一個巨大飛躍。因此，OAO-2是“哈勃之兄”；而作為OAO-2的負責人，她自然也就是“哈勃之母”。此后獲得更大成功的OAO-3更是進一步提升了人們對空間光學天文臺的信心，也為哈勃的規(guī)劃提供了寶貴經(jīng)驗。

其次，她從1968年開始就大力推動哈勃的立項，并規(guī)劃了項目的具體分工，四處宣傳，從一開始就是發(fā)展哈勃的驅動力。在整個70年代，她一直負責寫工作匯報，推動國會不斷投資。所以羅曼的“哈勃之母”稱號實至名歸。

天文學家眼中的“滅絕師太”

盡管羅曼領導的空間天文臺項目對天文學產(chǎn)生了重大的正面影響，但并非所有人都喜歡羅曼。事實上，痛恨她的人很多。

在羅曼掌管NASA空間天文項目期間，她對天文學家或工程師提出的項目申請有生殺予奪的大權。她拒絕采用當時已經(jīng)流行的“同行審議”模式，而是親自審核所有天文學家向NASA提交的立項申請與觀測申請，決定誰可以過，誰不可以過。

這樣的模式使得她也會出現(xiàn)失誤，無法永遠保持公正。比如，她曾一度否決“宇宙背景探測器”（COBE）項目申請，認為這個項目沒價值，幸好后來她回心轉意了。COBE衛(wèi)星于1989年被發(fā)射升空后，成為探測到完整范圍的宇宙微波背景輻射的第一個探測器，項目負責人約翰·馬瑟（John C. Mather，1945-）與喬治·斯穆特（George Fitzgerald Smoot III，1945-）于2006年獲得諾貝爾物理學獎。

那些被羅曼拒絕的天文學家們對她相當痛恨，就像《倚天屠龍記》中明教教眾痛恨峨眉派掌門人滅絕師太。在她執(zhí)掌NASA空間天文學的時代，她就是許多天文學家眼中的“滅絕師太”。這是這個滅絕師太比書上的更強大得多：沒有一個類似于張無忌的天文學家能夠制服她。

羅曼生殺予奪的強勢風格，讓大量天文學家不安，即使是那些曾經(jīng)被她批準的人，也擔心將來會被她或繼任者所支配。此外，許多天文學家認為，雖然NASA在統(tǒng)籌此前的空間望遠鏡項目方面經(jīng)驗豐富，但對于復雜得多的哈勃，則需要更多NASA之外的人來共同決策與運營。

因此，在哈勃尚未升空時，天文學家們就開始與NASA激烈爭奪將來管理哈勃望遠鏡的權利。最終，NASA同意由一個獨立于NASA的機構為他們管理哈勃空間望遠鏡、審議天文學家的觀測申請。這個機構就是后來非常著名的空間望遠鏡研究所（STScI），它于1981年成立，位于馬里蘭州的巴爾的摩（恰好是羅曼讀中學的地方）的約翰·霍普金斯大學校園內，隸屬于美國大學天文聯(lián)合會（AURA）。

從這個角度看，羅曼，這位加強版的滅絕師太，間接推動了空間望遠鏡研究所的建立。

哈勃升空之前，STScI就開始編制導引星的星表，為將來哈勃在太空中確定觀測目標提供導引。哈勃升空之后，STScI負責接收、儲存、處理哈勃得到的數(shù)據(jù)，審批天文學家的觀測申請。特別是，STScI的所長擁有特別的“所長支配時間”（director's discretionary time，DDT），著名的“哈勃深場”就是用DDT完成的，而證明宇宙加速膨脹的兩項研究也得到DDT的關鍵幫助。STScI的巨大成功也證明了此前天文學家努力擺脫NASA支配的行動是成功的。

盡管STScI是天文學家與NASA的激烈爭辯后獲得的勝利，但STScI在此后一直與NASA愉快合作，其官網(wǎng)更是將NASA的建立、羅曼被NASA任命為首席科學家列為自身歷史的重大事件。將來，以羅曼姓名命名的羅曼空間望遠鏡——哈勃的繼任者之一——升空之后，其管理權也屬于STScI；哈勃的另一個繼任者韋伯空間望遠鏡也由STScI管理。

因此，與其說STScI是天文學家與NASA斗爭的產(chǎn)物，還不如說它是兩股力量相愛相殺之后的珍貴結晶。因為羅曼在NASA的20年時間中對空間天文學的關鍵作用，她始終深受所有知道她的人的尊重——即使有些人恨她，也是愛恨交加。

曾經(jīng)擔任STScI所長的羅伯特·威廉姆斯（Robert Williams，1940-）在2018年10月發(fā)表的文章《哈勃深場與遙遠宇宙》中評價羅曼：“作為NASA的領導者之一，她的遠見塑造了幾十年的美國空間天文學?！?/p>

提前退休，投身教育

就在羅曼的事業(yè)如日中天的時候，她突然于1979年宣布退休，當時她54歲，已經(jīng)入職NASA大約20年。羅曼提前退休的部分原因是為了回馬里蘭州照顧年邁的母親（她的母親后來于1992年逝世）。

此后，除了參與選擇空間望遠鏡研究所的咨詢工作，以及1995年-1997年間短暫地在NASA的戈達德飛行中心領導天文數(shù)據(jù)中心之外，羅曼不再與NASA的工作有關聯(lián)。

2017年，樂高（LEGO）公司推出一個人像作品系列，主題是NASA的女性，羅曼自然位列其中。在樂高的羅曼人像作品中，羅曼旁邊是哈勃空間望遠鏡的模型，以強調她在哈勃項目中的作用。

羅曼終生未婚，雖然沒有孩子，但她喜歡小孩。1997年之后，羅曼去中學教了3年書，其中有一部分時間在落后地區(qū)“支教”。她熱心地向孩子們，特別是女生，講述自己的一生，講述從事科學的益處。她特別注意引導女孩走上科學的道路。

這位被許多天文學家視為滅絕師太的女子實際上有一顆柔軟的心：在她的晚年，她用10年時間為那些盲人與閱讀困難者錄制天文教科書，讓這些人也能學習天文知識。

2018年的圣誕節(jié)，羅曼因病逝世，享年93歲。為了紀念這位傳奇人物，2020年5月20日，NASA將WFIRST改名為“羅曼空間望遠鏡”。

正如NASA負責科學的副局長Thomas Zurbuchen所說：“她的姓名值得在她所研究與揭秘的天空中擁有一席之地?！保℉er name deserves a place in the heavens she studied and opened for so many.）