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翻译:陈艳玲

校译:华子乾 陆寅枫 田程偲 汪荣鑫

编列:胡暖暖

原文链接:https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/2020-decadal-survey-future-astronomy/

四个计划正在比赛抢夺美国宇航局的下一代空间望远镜研制使命。从寻觅系外行星到观测X射线,未来的望远镜会长成什么样?

发挥咱们的幻想力。在未来的某一天,咱们会在另一个地球上拍到海洋吗?咱们会捕捉到世界最前期黑洞的踪影,仍是制作出看不见的世界暗物质网?咱们会发现行星和生命的来源吗?这些是当今地理学中最急迫的问题,而答案经过制作更先进的望远镜就或许得到。

地理学家正在研讨四个计划:HabEx, LUVOIR, Lynx, 和”来源”

NASA

下一年年头,跨过多个学科的最厉害的地理学家团队将确认未来十年地理学的优先研讨事项。依据美国国家科学院的挑选,该小组将评价四个空间望远镜使命——其间任何一个使命都能够改动地理学的相貌,以及10个较小的勘探器使命。然后,地理学家将在一份名为十年查询的陈述中论述对未来地理学研讨的愿景。

在曩昔的50年里,十年规划为空间地理学确认了发展方向。至少到现在为止,任安在特定十年中取得最高优先级的太空使命终究都会进入发射台。该清单包括哈勃空间望远镜,该望远镜在1972年的摇号查询,读后感300字,涅槃-雷竞技电竞_雷竞技电竞官网_雷竞技电竞渠道陈述中得到优先考虑并于1990年发射;钱德拉X射线望远镜,于1982年取得优先考虑,并于1999年发射; 斯皮策空间望远镜于1991年取得优先考虑并于2003年发射升空。

接下来是詹姆斯韦伯空间望远镜(JWST)在2000年被优先考虑,然后是广角红外勘探望远镜(WFIRST),在2010年的十年规划中取得第一名。这两项使命没有发动。尽管它们或许依然或许进入太空,但詹姆斯韦伯因为许多延误和预算超标大大提高了政治本钱。这也是为什么2016年美国宇航局开端计划为四个“大型使命”:HabEx,LUVOIR,Lynx和”来源” Space Telescope(按字母顺序排列)的计划提摇号查询,读后感300字,涅槃-雷竞技电竞_雷竞技电竞官网_雷竞技电竞渠道供具体研讨的资金,这些资金包括了从本钱计算模型到作业分化结构的一切内容。

经过这些研讨,美国宇航局期望避开相似JWST的状况。LUVOIR团队成员John 李妍静O摇号查询,读后感300字,涅槃-雷竞技电竞_雷竞技电竞官网_雷竞技电竞渠道'Meara(W. M. Keck地理摇号查询,读后感300字,涅槃-雷竞技电竞_雷竞技电竞官网_雷竞技电竞渠道台)说:“现在,这四项计划中的每项计划都比历史上的任何一次十年查询的大型使命所做的研讨要多得多。”

“大”不能准确描述这些项目; “转型”或许能更合理地描述它们。这些项目中任何一个所许诺的潜力都让地理学家感到震动。从地球巨细行星的直接成像到观测到在世界前期的第一个黑洞,这些使命确保将为地理学带来巨大的收益。

尽管没有发布终究本钱预算,但这些使命中的任何一项都需求至少数十亿美元来规划,制作和发射。因而,十年委员会只会优先考虑其间一项使命。

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HabEx:哈勃 2.0

能够将HabEx视为下一代哈勃空间望远镜。HabEx配有4米主镜 ——是哈勃望远镜主镜直径的两倍 ——能够勘探到近红外,可见光和紫外线波段。但它异乎寻常的当地在于:HabEx装备了一个日冕仪和一个直径52米长的可折叠的恒星遮挡物(又灌篮之灿烂生计名太空雏菊),运用它们能够直接拍照小型系外行星。日冕仪在航天器内部,可是恒星遮挡物等将与主镜分隔飞翔,离望远镜大约76,000公里。

HabEx使命的艺术家概念图显现了望远镜和将随之飞翔的独立恒星遮挡物(不按份额)。

HabEx / NA丫鬟阿福SA

这个乖僻的设置的终究方针是:找到另一个地球并进行研讨。HabEx将对相似太阳的恒星周围的十几个岩质、地球巨细的行星进行成像和表征。该使命的仪器套件旨在寻觅沛元御宝可居住的大气层和生物化学标志的痕迹,称为生物印记,这包括在这些行星的大气中丈量氧气,二氧化碳和甲烷的吸收特征。HabEx乃至能够检测到海洋上闪耀的星光。

直接对系外行星成像是这项使命中最扎手的部分。尽管自20世纪90年代以来一直在研讨运用遮挡物勘探系外行星,可是之前从未实践过。需求“太空雏菊”的原因是,尽管望远镜内的日冕仪能够阻挠主星的大部分光线,可是一些星光会不可避免地会散射回视界中。太空雏菊可避免这种反向散射,然后能够勘探到较小和较暗的行星。

HabEx的技能难关主要有两个:首要,太空雏菊有必要在望远镜外自行飞翔,运用自己的推动体系,不只要与望远镜坚持一致,还要能自主推动转向新的方针。其次,太空雏菊有必要折叠发射然后在太空中翻开,几乎没有容错的地步。

太空雏菊翻开过程

HabEx / NASA

也就是说,HabEx并非100%依赖于太张嘉良空雏菊:该团队正在考虑一共9种装备。广州今天天气代替计划包括用3.2米的拼装镜替换4米镜,以及不包括日冕仪或太空雏菊或两循组词者都不包括的装备。

“咱们首选的架构是最贵重的装备,需求开发的技能最多,”HabEx团队联合主席高迪说。“一切其他装备都比较廉价,需求更少的技能就能完结,但当然它们也无法做多少科学研讨。”

尽管如此,HabEx的科学价值远远不止于寻觅系外行星。望远镜观测时刻的一半将用于一般作业,使地理学家能无敌女夫子够探究从世界中缺失的物质到观测相似海王星、天王星的冰质巨行星外表的极光等一系列课题。从某种意义上说,它将完结哈勃现在所做的大部分作业。乐珈彤老公朱锐但HabEx并不只仅代替哈勃。它的主镜的尺度是哈勃望远镜的两摇号查询,读后感300字,涅槃-雷竞技电竞_雷竞技电竞官网_雷竞技电竞渠道倍,由此HabEx将具有四倍的光子集合才能,并配有改善的相机和光谱技能。HabEx将看到比哈勃更多更远的当地censore。

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LUVOIR:更强壮的望远镜

假如HabEx是下一代哈勃望远镜,则能够将大型紫外/光学/红外丈量仪(LUVOIR)称得上是蜘蛛侠版的哈勃望远镜。LUVOIR的最大亮点是其15米口径的拼接主镜,在发射后将以与JWST相同的方法翻开。该团队还展现了一种代替装备,即一个更小但依旧能够刘义周说是前所未有的8米口径的拼接主镜。

这是中期陈述中发布的15米LUVOIR望远镜的开始概念。遮阳板被制作成通明,以便航天器可见。前视图显现了主镜和辅佐支撑结构,然后视图并杰出显现了支撑结构,其间包括四个仪器。

LUVOIR / NASA

和JWST和WFIRST相同 ,LUVO中华精英联盟主论坛IR将在间隔地球150万公里的L2拉格朗日点绕太阳运转。但与其他使命不同,LUVOIR可由宇航员改装,它供给了一个安全网,虽电磁轨迹炮试射然价格贵重,但使人工替换和晋级仪器成为或许。

假如使命超越10年,则有必要进行人工调整。为了避免航天器在太空中翻滚,它将运用微型推动器,而不是运用在哈勃和开普勒上失利过的飞轮坚持姿势安稳。可是,因为它的口径高达15米,用于阻隔太阳热量的遮光板也长达80米(因而它不能获取太阳能),LUVOIR的燃料耗费会很快,这会约束它的寿数,除非它从头加填燃料。

这个示意图显现了LUVOIR与其他望远镜比较的才能。 LUVOIR-A代表15米主镜,而LU欢欢文娱时空VOIR-B代表8米主镜。

NASA / New Horizons / J. Friedlander & T. B.

Griswold (NASA GSFC)

LUVOIR的方针是直接成像系外行星 ——不只仅十几个,比方HabEx,而是上百个。与HabEx不同,LUVOIR不需求一个巨大的太空雏菊进行遮挡。而且它的光学体系可准确调整到皮米级安稳性,一起下一代日冕仪可抵达极高的灵敏度,使得LU摇号查询,读后感300字,涅槃-雷竞技电竞_雷竞技电竞官网_雷竞技电竞渠道VOIR足以答复这个问题:在咱们的世界中,可居住的行星和生命是否常见?

“我能够幻想两种情形,”O’Meara说。“一种是查询类太阳星周围宜居带里的100颗类地行星时,一个生命也没有发现。另一种是发现生命很丰厚。”

团队成员Aki Roberge(NASA Goddard)解说说,大样本量关于区别是否存在生命是至关重要的。“HabEx不能这样做,因为它们的样本量重生之黄埔军魂太小了。 LUVOIR更大的望远镜孔径使咱们取得的样本量更大。”

Gaidi赞同这一点:“HabEx将是测验了解这个问题的'第一步'。而LUVOIR是一个“巨大的腾跃”,企图不只答复这个问题,而且还鵷鶵能供给强有力的数据。”

寻觅系外行星远非LUVOIR仅有的优势。望远镜将看到33-34星等的天体,远弱于在地球上可见的一切天体(因为在地球天空布景会有30星等的天空亮光),而且比哈勃望远镜的31星等更暗。“咱们乃至还没有观测到过火影之隙月流光这么暗的天体的世界学模仿,”O’Meara说。“咱们将翻开不知道的新领域。”

左图是哈勃望远镜拍照的一个低质量的星系,其光线在抵达望远镜之前现已运转超越了100亿年。右边是模仿显现的LUVOIR观测的同一个星系中的细节。图画的跨度是5.84弧秒。

G. Snyder (STScI)

在这样暗弱的星等水平或许会观测到整个世界中的矮星系,现在的望远镜无法勘探到这些星系。“运用LUVOIR这样的望远镜,” O’Meara指出,“咱们能够看到间隔100亿光年远的100个太阳质量的矮星系。”这样一个强壮的望远镜也能够第一次制作出星系周围的高温气体,尽管咱们知道这些气体必定存在,摇号查询,读后感300字,涅槃-雷竞技电竞_雷竞技电竞官网_雷竞技电竞渠道但现在还无法直接观测到。

但强壮的力气也带来了巨大的本钱。“LUVOIR能够说是四大使命中最雄心壮志的, O’Meara说。“当然,这会带来本钱。LUVOIR会超越50亿美元。”

责任编辑:陈艳玲

木卫二在木星大红斑上的影子,这是一张复合图,来自伽利略号2000年5月22日,1997年9月19日,以及卡尼西号2000年12月29日拍照到的图任汇川桃色像,图来自Jason Major。

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