新年是制定長期計劃的好時機,而美國宇航局(NASA)已經深入規劃。12月20日,美國宇航局的天體物理部門釋出了一份未來太空任務的願望清單,展望未來三十年甚至更遠。
新的“天體物理路線圖”之所以引人注目,不是因為它重申了其認為科學家應該追求的廣泛而受歡迎的主題,例如“我們是孤獨的嗎?”、“我們是如何來到這裡的?”和“我們的宇宙是如何運作的?”。而是因為這份由NASA的克里薩·庫維利奧圖領導的團隊編寫的報告,也列出了幫助任務回答這些宏觀問題的所需技術。
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該路線圖將未來三十年分解為 10 年的增量,指出未來十年的“近期”專案已經安排好,例如歐洲航天局的蓋亞任務,該任務本週發射,以及計劃於 2018 年發射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡。對於接下來的十年,該報告列出了跨越電磁頻譜的假想任務,從研究宇宙微波背景(大爆炸遺留下來的)偏振的微波任務,到紅外和可見光,一直到 X 射線。展望未來 20 到 30 年,該路線圖的目標甚至更廣泛,包括一系列針對類地行星、黑洞、宇宙黎明和引力波的“繪圖儀”任務。
這並非易事。當今的技術根本不適合未來的任務需求。路線圖指出,在大多數情況下,“我們製造太空望遠鏡的方法並沒有比製造和測試地面望遠鏡然後將其發射到太空先進多少。”這很糟糕,因為材料和光學器件在地球上的實驗室中的行為與在太空的零重力環境中截然不同。“更大、更好的太空望遠鏡的關鍵可能在於在軌道上組裝和測試望遠鏡,”該團隊寫道。
一種想法是開發柔性薄膜,可用於代替單片鏡面玻璃收集光線。另一種是使用 3D 列印在軌道上直接製造元件;這樣的印表機計劃明年飛往國際空間站,這是該技術在太空中的首次測試。
最後,未來的任務可能將嚴重依賴干涉測量技術,該技術將多個望遠鏡的輸入組合起來,以建立比任何單個望遠鏡都能產生的更清晰的影像。為了在太空中實現這一點,工程師需要開發精確的方法來並排飛行多個航天器,並改進雷射測量技術,以組合來自不同航天器的輸入並生成最終影像。該路線圖指出,要在 20 到 30 年的時間框架內完成任何任務,都需要在該領域取得巨大進步。
現在,這取決於美國宇航局是否能夠實現這些夢想。由於持續的資金困難,這遠非板上釘釘。