据说，它要给人类看最清晰的宇宙

望远镜是人类的千里眼。没有望远镜，我们无法清楚地看到宇宙。

最近，俄亥俄州立大学的天文学家团队发布了迄今为止最详细的报告，表明美国航天局正在计划的“宽视场基础设施观测望远镜(WFIRST)”有望为人类提供历史上最大、最深、最清晰的宇宙图像，并进一步揭示宇宙的奥秘。

每次美国宇航局“上升到新高度”，它都会吸引全世界的关注。主角WFIRST的杀手锏是什么？

用不同的波段描述宇宙的“轮廓”

在谈论天文望远镜的任务之前，有必要弄清楚它在哪个波段工作。

我们知道电磁波可以根据波长从短到长分为伽马射线、X射线、紫外线、光线、红外线、微波和无线电波。“中国之眼”FAST在无线电波段工作，而著名的阿塔卡马大型毫米波望远镜阵列(ALMA)覆盖微波光谱末端的短波。

工作在红外波段的望远镜包括WFIRST、spitzer太空望远镜和退役的赫歇尔太空望远镜。通常，光学望远镜可以同时工作在红外波段，只要它们装有红外信号接收器，如詹姆斯·韦伯太空望远镜和哈勃太空望远镜中国科学院上海天文台研究员刘庆辉在接受《科学技术日报》采访时说。

与上面提到的众所周知的望远镜相比，短波望远镜相对较小。如费米伽马射线太空望远镜、硬x射线调制望远镜(HXMT)等。"一般来说，望远镜的波长越短，这个项目就越困难."刘庆辉说。

为什么你想让望远镜在不同的波段工作？"不同的覆盖带有不同的科学目的."中国科学院国家天文台的研究员戴宇告诉《科学日报》，用不同波段的望远镜观察天空，会看到不同的内容。

例如，我们发现了一个新的天体。借助光学望远镜，我们可以获得它的光辐射，并发现它的外观。通过红外望远镜，我们可以知道它不同部分的温度。射电望远镜捕捉到这个天体发出的无线电波，而X射线和伽马射线望远镜观测到它的高能。“最后，我们可以获得关于这个天体的各种信息，以便更深入地了解它和它周围的环境。”戴宇解释说，红外望远镜，如红外望远镜，主要观察尘埃辐射。

就像盲人触摸图像一样，每个望远镜只能“触摸”天体的一面。戴宇说，天文学家的理想是用所有波段的望远镜“扫描”感兴趣的天空或天体，以达到“全信使和多波段”的效果。

一次拍摄大约是一百次哈勃观测。

不同波段的望远镜接收信号的原理不同。

因为可见光可以被人眼直接看到，所以通过光学望远镜看到的物体的外观就是人眼看到的。红外望远镜需要一个红外接收器来观察物体发出的红外光。

斯皮策望远镜是历史上第一台红外太空望远镜。它做了一次空中旅行，帮助人类首次获得银河系的尘埃分布图，并看到太阳系以外的行星。由于“斯皮策望远镜的使用时间已经远远超过了计划的年限，仪器的性能也开始下降，许多在观察和操作斯皮策望远镜方面有经验的科学家也参与了WFIRST的早期研发和科学设计。”戴宇告诉记者，从这个意义上说，WFIRST是斯皮策望远镜的继承。

但WFIRST和spitzer并非没有区别。根据波长的长短，红外也可分为近红外、中红外和远红外波段。斯皮策主要覆盖近红外和中红外，而WFIRST主要覆盖近红外。戴宇说:“在近红外波段可以观察到尘埃、气体和恒星，而尘埃的热辐射主要在远红外波段。通过对尘埃的温度和能量的分析，我们可以推断出它的热量来源、状态和结构

除了波段上的细微差异和科学设计上的差异外，WFIRST最大的特点是它与其他红外望远镜相比视野更大。

WFIRST的主摄像机WFI的视场为0.28平方度。“正方形的视野意味着五个满月。0.28平方度的视场可以同时看到1.4个并排的卫星，这是一个相当大的区域。”戴宇告诉记者。

公共数据显示，国际天文望远镜能够观测到比哈勃更大的空间，其观测范围是哈勃的100倍。这意味着哈勃望远镜只能拍摄一个区域的一两张照片，而哈勃望远镜要花数百次才能完成。"这将大大减少我们游览天空的时间."刘庆辉说。

WFIRST的广阔视野将帮助科学家揭开暗能量和暗物质的神秘面纱，或者发现太阳系以外适合生命发展的行星。WFIRST计划在其服务期间覆盖2000平方度的天空区域。

在天空升起之前，仍然有许多困难的问题需要解决。

不同的工作波段使望远镜适合不同的位置。波长较长的望远镜可以在地面上工作，而波长较短的望远镜在太空中更好。

因为望远镜在地面观测时会受到地球大气层和电离层的影响，所以它们可以在太空中获得更清晰的图像。哈勃太空望远镜的直径为2.4米，但它比直径为10米的地面望远镜看得更清楚刘清会告诉记者。

地球的大气层只有七个狭窄的红外线“窗口”，所以红外望远镜经常被放置在高海拔地区。世界上大多数更好的地面红外望远镜都集中在美国夏威夷，这是世界上红外天文学的研究中心。紫外线、X射线和伽马射线望远镜必须在太空中工作。

将望远镜放入太空并不容易，尤其是大口径望远镜，因为它们的设备会非常大。“詹姆斯·韦伯望远镜，被称为下一代最强的望远镜，耗资近100亿美元，迄今尚未成功发射，因为一些研发工作尚未完成。”刘清会告诉记者。

在同一波段工作的望远镜具有较高的分辨率和较大的孔径。WFIRST的口径为2.4米，分辨率很高。美国国家航空航天局表示，首飞希望达到与哈勃相同的分辨率。

“事实上，拍摄最大、最深、最清晰的宇宙图像可能是一种宣传策略。不同波段的望远镜都可以声称自己的波段也是如此。”戴宇说，世界红外光谱分析系统的分辨率有望与最好的光学望远镜相媲美。

然而，与技术困难相比，世界首协会目前面临的最大困境是资金短缺。WFIRST于2018年5月开始规划，预算约为32亿美元。几天前，美国*宣布了新一年的联邦预算草案。国家科学基金会的预算削减了12%。据国外媒体消息，由于预算削减，WFIRST可能计划取消。

“科学卫星不像通信卫星、导航卫星和气象卫星那样与人们的日常生活密切相关。如果资金紧张，科学卫星就容易受到攻击。”刘清会说。