美国酝酿下一代空间望远镜

艺术家创作的广域红外巡天望远镜

资料来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心

随着美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜逐渐成熟，并将于2018年发射，该机构最近宣布了下一个大型天体物理学项目，另一个望远镜被称为广域红外探测望远镜(WFIRST)。

如果把詹姆斯·韦伯太空望远镜的视场比作激光束，那么广域红外探测望远镜的视场更像探照灯，其目的是更好地理解将星系联系在一起的神秘暗物质和加速宇宙膨胀的暗能量。此外，广域红外巡天望远镜携带的设备将使天文学家能够直接对围绕其他恒星运行的系外行星进行成像，从而寻找适合太阳系以外生命存在的行星，并研究宇宙的演化。

位于华盛顿特区的美国国家航空航天局科学任务委员会主任约翰·格伦菲尔德在2月17日发布的一份声明中指出:“这个项目利用灵敏度和光学技术，将发现和描述太阳系外行星的能力独特地结合起来，从而能够对宇宙中神秘的暗能量和暗物质进行广泛而深入的探索。”

格伦菲尔德说:“广域红外探测望远镜将拓宽我们的视野，探索宇宙的奇迹，就像哈勃太空望远镜一样。”哈勃太空望远镜于1990年发射，拍摄了大量高清图像，为天文学研究做出了巨大贡献。哈勃的继任者是詹姆斯·韦伯太空望远镜，该望远镜目前正处于建造的最后阶段。

在美国国家科学、工程和医学院2010年进行的10年调查中，天文学家认为广域红外探测望远镜是应给予最高优先的空间任务。然而，由于詹姆斯·韦伯太空望远镜的成本超支，近年来广域红外探测望远镜的发展一直处于半死不活的状态。

然而，这种延迟也带来了好处——2012年，美国国家侦察局给了美国宇航局两个额外的2.4米镜子，这两个镜子以前是为间谍卫星设计的。它们比计划安装在广域红外望远镜上的镜子要大，但设计研究表明，如果研磨新镜子没有成本，广域红外望远镜将能够扩大以容纳其中一面镜子，而不需要额外的成本。

新的镜子还增加了额外的功能——该计划最初是作为暗能量任务设计的，但是新的光学设备允许通过增加一个日冕图(一个“掩模”来阻挡恒星发出的光，以便更容易看到围绕它运行的行星)来直接成像外行星。

与此同时，除了对系外行星的研究之外，广域红外探测望远镜的大视野——大约是哈勃太空望远镜的100倍——将使它能够测量数千个星系的形状、位置和距离，从而了解驱动它们形成的暗物质以及暗能量如何影响宇宙的膨胀。

不久前，美国国家航空航天局官员并不期望广域红外探测望远镜项目最早能在2017年投入运行。然而，该国的立法者正在国会推进太空计划——近年来为美国宇航局的规划和设计预算拨款。

2015年12月，美国国会批准了2016年的支出计划，其中包括9000万美元用于开发广域红外望远镜，从而在2016年初正式推进该项目。

美国宇航局的项目管理委员会在2月17日采取了这一步骤，在20世纪20年代中期将广域红外探测望远镜发射到太空。

广域红外巡天望远镜将进入距地球约150万公里的拉格朗日L2——太阳和地球之间的引力平衡点，以背向太阳的方式连续观测宇宙。

广域红外巡天望远镜配有一台宽视场仪器和一台日冕仪，可以屏蔽恒星余辉的影响，捕捉与绕恒星运行的行星有关的微弱光线。获得的数据可以用来分析地球大气层的化学成分，寻找适合居住环境的迹象。

美国国家航空航天局还表示，广域红外探测望远镜将利用其高灵敏度和宽视野搜索银河系中心区域，那里有数千万颗恒星，预计将发现数万颗类似太阳系行星的系外行星，这些行星的大小和与母星的距离与太阳系中的行星相似。

美国宇航局的下一项工作将是为广域红外探测望远镜提出一个正式的时间表和成本估算，预计该望远镜的成本将超过20亿美元。(赵茜·Xi)

《中国科学报》(国际版，第二版，2016年2月23日)

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