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編譯 | Quest 排版 | 徐徐 哈勃太空望遠鏡在太空中已經使用了28年，記錄了人類曾經拍攝過的宇宙中最美麗，對于科學有著重要意義的圖像。 但讓面對現(xiàn)實，哈勃老了，它可能不會再帶給我們那些令人震撼的數據。 但是NASA的詹姆斯韋伯太空望遠鏡正處于測試的最后階段，WFIRST也正在等待。 現(xiàn)在正在設計的這四套強大的儀器，將成為下一個十年宇宙觀測的一部分，并幫助回答有關宇宙的最基本問題。 詹姆斯韋伯太空望遠鏡在美國宇航局約翰遜航天中心的潔凈室內 Credit：NASA / JSC 詹姆斯韋伯太空望遠鏡還沒有到達太空，而且在經過目前的一輪測試后，仍然會有更多的延遲。 然后是WFIRST，這是一種廣角紅外空間望遠鏡，它實際上是由國家偵察局不需要的老式哈勃望遠鏡組成的。 白宮希望取消它，國會卻要求保存它，現(xiàn)在美國航空航天局正在構建它的一部分。 美國宇航局的寬視場紅外測量望遠鏡（WFIRST）將拍攝同哈勃一樣質量的圖像，覆蓋比哈勃大100倍的天空。 這些巨大的圖像將允許天文學家研究宇宙的演變。 它的Coronagraph儀器將直接對系外行星進行成像并研究其氣氛 Credit：NASA / GSFC 政府的這些調查每十年進行一次，召集地球科學，行星科學和天體物理學委員會。他們討論想法，爭辯，投票并最終就一系列建議達成一致，這些建議將確定未來十年的科學優(yōu)先事項。 距離最終文件還有幾年的時間，但是下一代太空望遠鏡的計劃階段正在形成，而且它們非常棒。 HabEx 我們要看的第一個任務是HabEx或Habitable Exoplanet成像任務。這是一個將直接拍攝行星繞其他恒星的航天器。它將瞄準各種行星，從熱木星到超級地球，但其主要目標將是拍攝像地球的系外行星并測量其大氣。 可以幫助探測生物圈的光波長 Credit：NASA / JPL 換句話說，HabEx將嘗試探測繞行其他恒星的行星的生命信號。為了完成這項工作，HabEx需要阻擋來自恒星的光線，這樣可以暴露附近很多較暗的行星。 它會有一個，也許有兩種方法可以做到這一點。 首先是使用冠狀圖。 這是一個位于望遠鏡內部的小點，它位于恒星的前方并遮擋其光線。 通過望遠鏡的其余光線來自星體周圍較暗的物體，并可通過儀器的傳感器進行成像。望遠鏡有一個特殊的變形鏡，可以調整，直到昏暗的行星進入視野。 以下是歐洲南方天文臺超大望遠鏡使用的冠狀星云的一個例子。 中央恒星被隱藏起來，揭示了它周圍較暗的灰塵盤。 這是一顆棕色矮星圍繞恒星的直接圖像。 這張紅外圖像顯示了Centaurus南部星座附近的恒星HR 4796A周圍的塵環(huán)。 它不僅展示了環(huán)形本身的清晰度，而且還展示了SPHERE減輕眩光的力量 Credit：NASA 阻擋光線的第二種方法是使用Starshade。 這是一個完全獨立的太空船，看起來像一個風車。 它飛行數萬公里遠，當它的位置完美時，它會阻擋來自中央恒星的光線，同時允許來自行星的光線在邊緣周圍泄漏。Starshade的訣竅就是那些花瓣，這些花瓣創(chuàng)造出柔和的邊緣，所以來自較弱地球的光波不會彎曲。 這會產生一個非常黑暗的陰影，應該有最好的機會來揭示行星。 starshade的概念圖，巨大的結構旨在阻止星星的眩光，使未來的太空望遠鏡可以拍攝行星的照片 Credit：SA / JPL 與大多數任務不同，這樣的望遠鏡可以用于太空中的任何天文臺。因此，哈勃，詹姆斯韋伯或其他天文臺可以利用這種儀器。我們總是抱怨我們只能看到行星或徑向速度方法中的一小部分行星，但是通過像HabEx這樣的任務，可以在任何裝置中看到行星的方向。 除了這一主要使命之外，HabEx還將用于各種天體物理學，如觀測早期的宇宙，研究最大恒星發(fā)生爆炸前的化學成分。 Lynx 接下來，Lynx將成為美國宇航局的下一代X射線望遠鏡。令人驚訝的是，它不是一個縮寫，它只是以動物命名。在不同的文化中，Lynxes被認為具有超自然的能力來看待事物的本質。 X射線處于電磁譜的較高端，它們被地球大氣所阻擋，所以你需要一個太空望遠鏡才能看到它們。目前，NASA擁有錢德拉X射線天文臺，而歐空局正在開展其ATHENA任務，計劃于2028年發(fā)射。 天貓座任務概念 Credit：NASA Lynx將作為詹姆斯韋伯太空望遠鏡的合作伙伴，凝視可觀測宇宙的邊緣，揭示第一代超大質量黑洞，并幫助了解其形成和合并隨著時間的推移。它會看到輻射來自早期宇宙網的熱氣，因為第一批星系正在聚集在一起。 然后它將用于檢查錢德拉，XMM牛頓和其他X射線天文臺所關注的物體種類：脈沖星，星系碰撞，超新星，黑洞等等。即使是普通的恒星也能發(fā)出X射線耀斑，這些耀斑會告訴我們更多關于它們的信息。如果你想看到宇宙是真的，你想用X射線來看它。 X射線望遠鏡與哈勃等可見光天文臺不同。你不能只有一面能夠反射X射線的鏡子。相反，你使用掠射鏡，它可以輕微地重定向撞擊它們的光子，將它們探測到下一個探測器。 錢德拉X射線天文臺的藝術插圖。 錢德拉是有史以來最靈敏的X射線望遠鏡 Credit：NASA / CXC / NGST 使用3米的外部反射鏡（漏斗的起始部分），它可提供50倍到100倍的靈敏度，16倍的視野。 起源太空望遠鏡 接下來，起源太空望遠鏡或OST。 像詹姆斯韋伯和斯皮策太空望遠鏡一樣，OST將成為一臺紅外望遠鏡，旨在觀測宇宙中一些最酷的物體。 但它會更大。 雖然詹姆斯韋伯有一個6.5米的主鏡子，但OST鏡子將跨越9.1米。 想象一下望遠鏡幾乎與地球上最大的地面望遠鏡一樣大，但是在太空中。 起源太空望遠鏡（OST）的概念圖 Credit：NASA / GSFC 它不會很大，它會很冷。 美國宇航局能夠將斯皮策冷卻到5開爾文，這比絕對零度高5度，并且比宇宙的背景溫度稍微暖和。他們計劃將OST降至4開爾文。這聽起來差不多，但這是一個巨大的工程挑戰(zhàn)。 他們不需要像斯皮策一樣用液氦來冷卻太空船，而是需要分階段地將熱量散發(fā)出去，反射器，散熱器以及儀器本身周圍的低溫冷卻器。 憑借巨大的冷紅外望遠鏡，OST將超越詹姆斯韋伯。它將展望第一顆恒星形成的時代，這是天文學家稱之為黑暗時代的時代。它會看到行星系統(tǒng)的形成，塵埃盤和直接觀察尋找生物印記。 三個令人興奮的使命，將推動我們對宇宙的了解。 LUVOIR LUVOIR，或大型紫外/光學/紅外測量師。詹姆斯韋伯將成為一個強大的望遠鏡，但它是一種紅外儀器，用于觀察宇宙中較冷的物體，如初期的紅移星系或新形成的行星系統(tǒng)。起源太空望遠鏡將成為詹姆斯韋伯的更好版本。 LUVOIR將成為哈勃太空望遠鏡的真正繼承者。這將是一個巨大的儀器，能夠看到紅外線，可見光和紫外線。 大型紫外/光學/紅外測量（LUVOIR）空間望遠鏡的概念圖 Credit：NASA / GSFC 該望遠鏡有兩種設計。其中一個8米長，可以在Falcon Heavy等重型火箭上發(fā)射。另一種設計將使用跨越15米的太空發(fā)射系統(tǒng)。這比最大的地球望遠鏡大50％。請記住，哈勃只有2.6米。 它將擁有廣泛的視野和一套過濾器和儀器，天文學家可以用它來觀察他們想要的任何東西。它會配備一個日冕像我們前面談到，直接觀察行星和掩蓋它們的恒星，光譜儀找出哪些化學物質存在于太陽系外行星大氣等。 LUVOIR將成為通用儀器，天文學家將用它來發(fā)現(xiàn)天體物理學和行星科學領域的發(fā)現(xiàn)。但它的一些功能包括：直接觀測系外行星，尋找生物信號，分類擺在那里所有不同類型的太陽系外行星，從熱木星到超級地球。 它能夠更好地觀測太陽系內的物體，如果我們在那里沒有太空船，那么LUVOIR將是一個非常好的視角。 從哈勃望遠鏡和LUVOIR看到的土衛(wèi)二 Credit：NASA 它將能夠看到宇宙中的任何地方，看到比哈勃小得多的結構。它會看到第一個星系，第一顆恒星，并幫助測量宇宙中暗物質的濃度。 天文學家仍然不完全了解當恒星聚集足夠的質量爆發(fā)時會發(fā)生什么。 LUVOIR將研究恒星形成區(qū)域，通過氣體和塵埃，看到恒星形成的最早時刻以及繞行它們的行星。 本月早些時候，美國宇航局宣布，從事這些太空望遠鏡工作的特派團規(guī)劃人員需要將其預算限制在三十億至五十億美元之間。到目前為止，規(guī)劃人員沒有任何指導方針，他們只是設計可以完成科學研究的工具。工程師一直在制定任務計劃，該計劃很容易跨越50億美元用于HabEx，Lynx和OST，并正在考慮為LUVOIR提供200億美元的更大規(guī)模。 盡管國會一直在為NASA推出驚人的大預算，但航天局希望其計劃者保守。因為詹姆斯韋伯已經變得超預算。詹姆斯韋伯本來應該花費三十五億美元，并于2007年到2011年間推出?，F(xiàn)在看起來可能在2020年推出，成本已經超過了國會授權的88億美元預算，而且很明顯還有很多未完成的工作。在最近的一次搖晃測試中，工程師發(fā)現(xiàn)了震動的望遠鏡的墊圈和螺絲。 這些望遠鏡中的一個，兩個甚至所有望遠鏡最終都會建成?？茖W家們認為這對于下一步天文學發(fā)現(xiàn)來說是最重要的，但是要為預算戰(zhàn)爭，成本超支和延長時間表做好準備。 在2035年，按時間和預算將所有四臺望遠鏡放在一起，一起發(fā)射到太空將成為工程奇跡。 本文來源： https://www./139461/what-comes-after-james-webb-and-wfirst-four-amazing-future-space-telescopes/ 長按二維碼點擊關注 天文視界 Astronomical Horizon ID:xingkongyushi 專注 分享 熱愛 |
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