作者:赵熙熙 来源:中国科学报 发布时间:2016/2/23 8:33:56
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美国酝酿下一代空间望远镜
视野为哈勃100倍 用于研究暗物质及暗能量

艺术家笔下的广域红外巡天望远镜

图片来源:NASA戈达德空间飞行中心

本报讯 随着美国宇航局(NASA)的詹姆斯·韦伯空间望远镜日臻成熟并将于2018年发射升空,该局日前公布了其下一个大型天体物理学项目——被称为广域红外巡天望远镜(WFIRST)的另一部望远镜。

如果将詹姆斯·韦伯空间望远镜的视野比作是激光束,那么广域红外巡天望远镜的视野则更像是探照灯,后者旨在更好地了解把星系结合在一起的神秘暗物质和正在加速宇宙膨胀的暗能量。此外,广域红外巡天望远镜装载的设备将使得天文学家能够对环绕其他恒星运行的系外行星直接进行成像,从而在太阳系外搜寻适合生命居住的行星,同时研究宇宙的演化过程。

华盛顿哥伦比亚特区NASA下属科学任务委员会主任John Grunsfeld在2月17日发布的一份声明中指出:“这项计划利用敏感度和光学,将发现和描述我们太阳系之外行星的能力独特地结合在一起,从而能够在宇宙中广泛而深入地探寻神秘的暗能量与暗物质。”

Grunsfeld说:“‘广域红外巡天望远镜’将开阔我们的视野,探寻宇宙的奇迹,就像哈勃太空望远镜所做的那样。”哈勃太空望远镜1990年发射升空,拍摄了大量高清图像,为天文学研究作出了巨大贡献。哈勃的继任者是詹姆斯·韦伯空间望远镜,目前正处于最后的建造过程中。

在2010年由美国国家科学、工程和医学院进行的十年调查中,广域红外巡天望远镜被天文学家视为最应优先考虑的空间任务。然而由于詹姆斯·韦伯空间望远镜的成本超支,广域红外巡天望远镜的发展在这几年一直处于一种半死不活的状态。

然而这种延迟也带来了一个好处——2012年,美国国家侦察局把两个之前为间谍卫星设计的多余的2.4米镜面送给了NASA。它们比计划为广域红外巡天望远镜安装的镜面要大,但设计研究表明,如果没有研磨新镜面的成本,广域红外巡天望远镜将能够在没有额外成本的情况下被加以放大从而适应其中一个镜面。

新的镜面同时还增加了额外的能力——这项计划最初被设计为一个暗能量任务,但新的光学设备使得通过外加一个日冕仪(一个“面具”,用来阻挡恒星发出的光,这样便更容易看到围绕它运转的行星)就可以直接对系外行星进行成像研究。

同时除了系外行星研究,广域红外巡天望远镜的宽视场——大约是哈勃太空望远镜的100倍——将使得它能够测量成千上万个星系的形状、位置和距离,从而了解促使它们形成的暗物质,以及暗能量如何影响宇宙膨胀。

就在不久前,NASA的官员还没有指望最早能够在2017年之前让广域红外巡天望远镜项目运转起来。然而该国立法者却在国会全力推进这一空间项目——向NASA的预算中拨款用于近些年的规划与设计。

2015年12月,美国国会批准了一项2016年的支出计划,其中包括9000万美元用于发展广域红外巡天望远镜,从而在2016年年初正式推进这个项目。

NASA的项目管理委员会在2月17日迈出了这一步,以期在本世纪20年代中期将广域红外巡天望远镜送入太空。

广域红外巡天望远镜将进入距离地球约150万公里远的、太阳与地球引力平衡点——拉格朗日L2点,背对太阳对宇宙进行持续观测。

广域红外巡天望远镜配备宽视野仪器及日冕仪,可屏蔽恒星的余晖影响,捕捉与绕恒星运转的行星相关的微弱光芒,所获数据可用于分析行星大气层的化学组成,搜寻适合生命生存环境的迹象。

NASA还表示,广域红外巡天望远镜将利用它的高灵敏度与宽广视野搜寻银河系的中部区域,那里有上千万颗恒星,预计将能找到成千上万个与太阳系中行星相似的系外行星,它们的大小与距母恒星的距离跟太阳系中的行星差不多。

NASA接下来的工作将是拿出一个正式时间表以及关于广域红外巡天望远镜的成本估算——预计其开支将超过20亿美元。(赵熙熙)

《中国科学报》 (2016-02-23 第2版 国际)
 
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