9778818威尼斯官网:NASA计划用间谍望远镜研究暗能

NASA新轨道望远镜项目可能超支 专家建议缩减规模并降低复杂性

NASA计划用间谍望远镜研究暗能量

兼具宽视场和高分辨率——

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据说,它要给人类看最清晰的宇宙

宽视场红外巡天望远镜效果图。

本报讯 曾有两架望远镜被设计用来在太空中俯视地球以搜集情报。如今,美国宇航局希望能够重塑这些设备,进而用其来研究暗能量、太阳系外行星,以及其他大量天文学课题。

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图片来源:《科学》官网

这些望远镜最初由负责管理美国间谍卫星的国家侦察局部署,但最终发现竟是多余的。去年夏天,NRO将这些剩余的设备——每个都有哈勃空间望远镜般大小,均为2.4米——作为礼物送给了NASA。在过去的几个月中,NASA的官员以及一个天文学家小组已经设计了一项初步计划,以便将这些望远镜转化为宽视场红外巡天望远镜计划的一个组成部分。

NASA

9778818威尼斯官网:NASA计划用间谍望远镜研究暗能量,它要给人类看最清晰的宇宙。科技日报北京10月26日电据美国《科学》杂志官网近日报道,一个独立评估小组表示,美国国家航空航天局必须缩减其下一个轨道天文台——宽视场红外巡天望远镜的规模,以避免预算超支并影响其他探索任务。

WFIRST旨在研究暗能量和太阳系外行星,但由于其预计耗资15亿美元以及NASA预算的紧缩,导致该局已经排除了在本世纪20年代中期之前部署WFIRST的可能性。如今,NRO的礼物重燃了激活WFIRST的希望。这两台仪器目前被放置在纽约州罗彻斯特市的一间无尘室中,且每年将使NASA付出10万美元的储存成本。

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去年2月,NASA宣布了WFIRST计划,预算约32亿美元,将于20年代中期发射升空。WFIRST观察的宇宙空间是哈勃可观察范围的100倍。NASA表示,WFIRST将成为未来主要的天体物理实验室,其更宽的视野将帮助科学家揭开暗能量和暗物质的奥秘,寻找太阳系外适合生命发展的行星。

NASA空间物理部门主管Paul Hertz表示:“我的大部分同事认为它具有广阔的前景。”然而NASA的官员警告说,他们将花时间详细评估是否需要重新设置这些望远镜的用途,以及将其整合到WFIRST项目中需要花多少钱。

正在组装中的WFIRST主镜NASA

WFIRST现在的估算成本已达36亿美元,超出预算约12%。去年,有科学家警告称,WFIRST可能会重蹈“前辈”詹姆斯:韦伯望远镜超支的覆辙,建议NASA组建独立小组对项目进行评估。今年4月,评估小组成立,并于最近提交了报告。报告尚未公开,但NASA科学任务理事会负责人托马斯:泽布臣给项目负责人克里斯托弗:斯科里斯递交的备忘录指出,一些新需求使整个项目“比原先更复杂”,项目团队应“修改设计方案,降低WFIRST的复杂性,从而降低成本”。

暗能量是一种不可见、能推动天体运动的能量,宇宙中所有恒星和行星的运动皆由暗能量和万有引力推动。

9778818威尼斯官网:NASA计划用间谍望远镜研究暗能量,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,我们就无法看清宇宙的模样。

NASA天体物理中心负责人保罗:赫兹说,这些需求包括望远镜能囊括2.4米宽的镜子,增加一台日冕仪,以及地面设备分地安置,这些都增加了复杂性。

哈勃空间望远镜于1990年发射入轨,是迄今观测成果最“高产”的天文仪器之一,目前仍在服役。美国正与欧洲及加拿大航天机构联合开发大型红外望远镜——詹姆斯:韦布望远镜,其主要任务是搜寻宇宙中形成的首个星系或发光天体,观测恒星系统的形成并搜寻类地行星。

近日,美国俄亥俄州立大学天文学家团队发布一项迄今最详细报告表明,美国国家航空航天局正在规划的“宽视场红外巡天望远镜”(Wide-Field Infrared Survey Telescope,简称WFIRST)有望为人类提供有史以来最大、最深层、最清晰的宇宙图像,进一步揭示宇宙的奥秘。

泽布臣建议,WFIRST团队需于2018年2月之前提交修改后的设计方案。如果成本持续增加,NASA可能需选择使用1.5米的望远镜。

《中国科学报》 (2012-06-06 A2 国际)

NASA每次“上新”都引起全球瞩目,这次的主角WFIRST又有哪些杀手锏?

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在不同波段描绘宇宙“侧影”

谈论一台天文望远镜的使命之前,必须搞清楚它在哪个波段工作。

我们知道,电磁波按波长由短至长可分为伽马射线、X射线、紫外线、光线、红外线、微波、射电。“中国天眼”FAST就是在射电波段工作,而著名的阿塔卡玛大型毫米波望远镜阵列覆盖的则是微波光谱末端的短波。

在红外波段工作的望远镜有WFIRST、斯皮策空间望远镜以及退役的赫歇尔太空望远镜。“通常,光学望远镜只要配上红外信号的接收器就可以同时在红外波段工作,比如詹姆斯⋅韦伯空间望远镜以及哈勃空间望远镜。”中国科学院上海天文台研究员刘庆会在接受科技日报记者采访时说。

与上述家喻户晓的望远镜相比,在短波工作的望远镜则显得小众。比如费米伽马射线太空望远镜、硬X射线调制望远镜等。“一般而言,波长越短的望远镜,其工程难度越大。”刘庆会表示。

为何要让望远镜在不同波段工作呢?“覆盖波段不同,科学目的也就不同。”中国科学院国家天文台研究员戴昱告诉科技日报记者,用不同波段的望远镜观测天空,是为了看到不同的内容。

比如说,我们发现了一个新天体,借助光学望远镜,可以获取它的光学辐射,搞清其外观。通过红外望远镜,则能了解它不同部位的温度。射电望远镜会捕捉这个天体发射的射电波,X射线和伽马射线望远镜则观测它的高能能量。“最终我们可以获得这颗天体多方面的信息,从而对它以及它周围的环境有更深刻了解。”戴昱解释道,WFIRST这类红外望远镜主要看的是尘埃辐射。

就如同盲人摸象,每一个望远镜只能“摸”清天体的一个侧面。戴昱表示,天文学家的理想是用所有波段的望远镜把感兴趣的天区或天体都“扫描”一遍,达到“全信使、多波段”的效果。

9778818威尼斯官网,一次拍摄约为哈勃上百次观测量

波段不同,望远镜接收信号的原理也不同。

由于人眼可以直接看到可见光,所以通过光学望远镜看到的物体样子就是人眼看到的样子。而红外望远镜则需要安装红外接收器才能看到物体发出的红外光。

斯皮策望远镜是史上第一个红外太空望远镜。它在天空中巡视一番,帮助人类第一次得到银河系尘埃分布图,并看到太阳系以外的行星。由于“斯皮策望远镜的服役时间已经远远超过了计划的年限,仪器的性能也开始下降,不少拥有斯皮策望远镜观测运行经验的科学人员也参与了WFIRST的前期研发和科学设计。”戴昱告诉记者,从这个意义上讲,WFIRST是对斯皮策望远镜的一种继承。

不过WFIRST和斯皮策并非没有区别。根据波长的长短,红外还可分为近红外、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则主要覆盖近红外。戴昱表示:“近红外波段可以观测到尘埃、气体和恒星,远红外波段看到的主要是尘埃的热辐射。通过分析尘埃的温度和能量,我们可以推测其热量的供给、状态及结构。”

除了波段上的细微差别和科学设计上的不同,与其他红外望远镜相比,WFIRST最大特点是视场大。

WFIRST主要拍照仪器WFI的视场是0.28个平方度。“1个平方度的视场意味着能塞进5个满月。0.28个平方度的视场则是同时看到1.4个月亮并排在一起,这是相当大的一片区域。”戴昱告诉记者。

公开资料显示,WFIRST可以观察到比哈勃更大的宇宙空间,其观察范围是哈勃可观察范围的100倍。这意味,哈勃望远镜拍上百次才能拍完的一片区域,WFIRST只要拍一两次就可以完成。“这将大幅缩减我们巡视一片天区所花的时间。”刘庆会表示。

WFIRST宽广的视野将帮助科学家揭开暗能量、暗物质的奥秘,或寻找太阳系外适合生命发展的行星。WFIRST服役期间计划覆盖2000个平方度的天空区域。

上天之前还要解决诸多难题

工作波段不同,望远镜适宜摆放的位置也不同。工作波长比较长的望远镜可以在地面工作,波长比较短的则最好进入太空。

由于望远镜在地面观测时会受地球大气层和电离层影响,因此在太空中能获得更清晰的图像。“哈勃空间望远镜口径2.4米,但它比口径10米的地面望远镜看得还清晰。”刘庆会告诉记者。

地球大气对红外线仅有7个狭窄的“窗口”,因此红外望远镜常置于高海拔区域。世界上较好的地面红外望远镜大多集中安装在美国夏威夷,那里是世界红外天文的研究中心。而紫外、X射线和伽马射线望远镜必须在太空中工作。

让望远镜上天并非易事,尤其是大口径望远镜,因为其设备也会很庞大。“被称为下一代最强望远镜的詹姆斯⋅韦伯望远镜花费了将近100亿美元,至今没能顺利上天,就是因为有些研发工作还没完成。”刘庆会告诉记者。

工作在同一波段的望远镜,口径越大则分辨率高。WFIRST的口径是2.4米,有着较高的分辨率。NASA称,WFIRST希望分辨率达到和哈勃一样的水平。

“实际上,拍摄最大、最深层、最清晰宇宙图像的说法很可能是一种宣传策略。不同波段的望远镜都可以在自己所在的波段如此宣称。”戴昱表示,WFIRST的分辨率预计与最好的光学望远镜可相媲美。

不过,相较于技术难题,WFIRST目前最大的困境是资金短缺。WFIRST项目于2018年5月开始规划,预算约32亿美元。日前,美国政府公布了新一年的联邦财政预算草案,美国国家科学基金会预算被砍12%。据外媒消息,WFIRST可能因预算被砍而计划取消。

“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关系密切。如果资金紧张,科学卫星很容易受到影响。”刘庆会说。

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