一個有影響力的美國天文學家團體已經闡述了他們對迄今為止最大、最優秀的太空望遠鏡的願景——一個值得稱道的、深受喜愛的哈勃太空望遠鏡的繼任者，有人說其造價可能高達100億美元或更多。
擬議中的高畫質晰度太空望遠鏡 (HDST) 將配備一個直徑達 12 米的反射鏡。這相當於 2.4 米哈勃望遠鏡寬度的 5 倍，哈勃望遠鏡以其清晰的宇宙景象徹底改變了天文學，並且幾乎是正在為 2018 年發射做準備的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 (JWST) 的兩倍寬。HDST 最終可以透過直接探測數十顆系外行星的大氣層以尋找生命跡象，來回答人類是否是宇宙中唯一生命的問題。它還可能極大地重塑我們對宇宙如何演化的科學理解。
“很難表達它將會有多麼壯觀，” 報告聯合主席朱麗安·達爾坎頓（Julianne Dalcanton），華盛頓大學西雅圖分校的天文學家說道。
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這份報告由大學天文研究協會 (AURA) 於 7 月 6 日在華盛頓特區釋出，目前僅是一份願望清單：HDST 可能永遠無法進入工程師的繪圖板。但這項研究出爐之際，正值政府資助者開始考慮下一個美國天文學優先事項十年調查（將於 2020 年進行）。其備受矚目的作者很可能會影響關於 NASA 是否應該在未來幾十年推動建設另一個偉大的太空天文臺的討論。
正是 1996 年一份類似的 AURA 報告，最終促使國會和 NASA 資助並建造了 6.5 米的韋伯望遠鏡。
波長 gap
哈勃望遠鏡今年 慶祝了其 25 週年，並且不再接受宇航員的維護支援，預計還能再執行五到六年。當它停止工作時，JWST 應該已經在軌道執行，但這個較新的望遠鏡將在與哈勃不同的波長下工作——使用紅外光而不是可見光和紫外光。在 JWST 之後，NASA 佇列中的下一個大型太空望遠鏡是一個名為廣域紅外巡天望遠鏡的任務，但它也將主要在紅外波段工作。
一旦哈勃望遠鏡退役，科學家們將失去在可見光波段拍攝令人驚歎的、哈勃質量的天文影像的能力，或者使用強大的太空儀器探測被地球大氣層濾除的紫外線波長的能力。“我們將如何填補這個空白？” 馬里蘭州巴爾的摩市太空望遠鏡科學研究所的天文學家，也是 AURA 報告的合著者馬克·波斯特曼（Marc Postman）問道。“這開始成為一個真正的問題。”
波斯特曼說，HDST 需要至少 10 米寬才能能夠觀測數十顆系外行星的大氣層——這是建立關於宇宙中生命是否普遍存在的可靠統計資料所需的數量。望遠鏡 12 米的上限尺寸是由可行的火箭系統可以發射到太空的重量決定的。
摺疊式反射鏡
像 JWST 一樣，HDST 將摺疊發射，然後前往距離地球 150 萬公里的太空“L2”穩定引力點，在那裡它會像花朵一樣展開。但與 JWST 不同，它將在接近室溫的溫度下執行，從而無需複雜的冷卻系統，而這些冷卻系統是導致耗資 80 億美元的 JWST 成本超支和延誤的原因之一。
報告的作者還試圖將天文學家中的兩個派別 объединить 起來：研究系外行星的人和研究更廣泛的天體物理學問題的人。“我們認為 HDST 將在許多方面成為一場革命性的望遠鏡，” 波斯特曼說。“現在的挑戰將是讓所有這些社群都同意這確實是他們想要的。”
NASA 幾乎肯定必須與其他航天機構合作才能將該提案變為現實。艾倫·德雷斯勒（Alan Dressler）是加利福尼亞州帕薩迪納市卡內基天文臺的天文學家，也是 1996 年領導了促成 JWST 的研究的負責人，他說，全尺寸 HDST 可能會花費 100 億美元或更多。他認為，倡導者可能需要考慮在雄心勃勃的 12 米提案之外，再考慮一個縮小版的 HDST。“如果規模被認為太大，而沒有考慮 ‘縮小範圍’ 以朝著同一方向邁出更適度——但仍然很大——的一步，那將是非常不幸的，” 他說。
達爾坎頓認為，全尺寸 HDST 的科學價值是值得的。“這是一項永遠不會顯得沒有吸引力的任務，” 她說。“除非我們已經建造了它。”
本文經許可轉載，並於2015 年 7 月 6 日首次發表。