耗資 89 億美元的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡可能是美國宇航局在一段時間內發射的最後一個大型天文臺。
白宮提出的 2020 年預算取消了廣域紅外巡天望遠鏡 (WFIRST),這是一項耗資 32 億美元的太空任務,被認為是 2020 年代及以後天體物理研究的關鍵。
專家表示,該預算在未來幾年內將美國宇航局的天體物理資金保持在如此低的水平,以至於該機構在可預見的未來將無法開發另一個雄心勃勃的大型“旗艦”天文臺。
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普林斯頓大學理論天體物理學家、WFIRST 科學團隊的聯合主席大衛·斯珀格爾說:“如果該預算真的是預算,那麼未來就不會有旗艦專案了。”
美國宇航局天體物理部門負責人(2007 年至 2011 年)喬恩·莫爾斯說:“我們將擁有 JWST——一個出色的天文臺——僅此而已。” 他現在擔任 BoldlyGo Institute 的執行長,這是一個致力於開發太空科學任務的非營利組織。
JWST 被譽為美國宇航局標誌性的哈勃太空望遠鏡的繼任者,目前計劃在多次延誤和重大成本超支後於 2021 年 5 月發射升空。
天體物理學的黯淡預算
白宮上週公佈的 2020 年聯邦預算提案向美國宇航局撥款 210 億美元,比該航天局今年的撥款少約 5 億美元。
該機構的科學資金受到的打擊尤其嚴重,從今年的 69 億美元降至 2020 年的 63 億美元。大部分降幅來自天體物理學,該領域從 11.9 億美元降至 8.45 億美元。(這不包括明年分配給 JWST 的 3.53 億美元,它有自己的資金線。)
在擬議的“未來幾年”中,天體物理學的資金保持相對穩定,在 2021 年至 2024 年之間,從 9.02 億美元到 9.65 億美元不等。
莫爾斯說,這筆錢遠遠不夠維持一個包括小型、中型和旗艦任務在內的多元化和平衡的研究組合。
他告訴 Space.com 說:“根據設計,在此預算要求中,你無法將一個數十億美元的天文臺納入剩餘預算中。這就是他們取消 WFIRST 的原因——他們拿走了錢。沒有錢來執行一項在七八年內耗資 30 億美元的任務。”
莫爾斯說,恢復旗艦能力至少需要將 2020 年的天體物理預算增加 4 億美元——這是取消 WFIRST “節省”的金額。
強大的太空天文臺
WFIRST 在2010 年天文學/天體物理學十年調查中被列為最高優先的大型太空任務。十年調查由美國國家科學院每 10 年彙編一次,作為美國宇航局等政府機構的研究路線圖;他們的建議通常會被採納。
斯珀格爾說,WFIRST 仍處於預算範圍內,並按計劃在 2024 年發射。該天文臺的主鏡寬 7.9 英尺(2.4 米),與哈勃相同。但 WFIRST 的視野將比哈勃大 100 倍。
WFIRST 將有兩個科學儀器,這將使該天文臺能夠進行各種開創性的天文研究。例如,天文學家將使用 WFIRST 來描述暗能量——宇宙加速膨脹背後的神秘力量——這是前所未有的,發現數千顆系外行星,並直接拍攝一些外星世界的影像。
莫爾斯說,廣泛巡天的 WFIRST 也是專門為配合 JWST 而設計的,後者將更深入地研究更狹窄的天空區域。
他補充說,因此,取消 WFIRST 將對天文學、天體物理學和整個科學事業造成嚴重打擊。斯珀格爾和莫爾斯都表示,WFIRST 被取消似乎預示著我們不再建造大型大膽的太空望遠鏡,這將威脅到美國作為太空科學領導者的地位。
斯珀格爾告訴 Space.com 說:“如果我們停止建造天體物理學的旗艦專案,我們就停止領先。”
這是因為旗艦專案往往非常高效且具有影響力。想想 1990 年 4 月發射到地球軌道的哈勃望遠鏡。那架著名的太空望遠鏡的貢獻不勝列舉,其中包括幫助天文學家發現暗能量,並以有史以來最美麗的宇宙照片將宇宙的美麗和神秘帶給世界各地的普通民眾。
哈勃望遠鏡仍然執行良好,但最近出現了一些老化跡象。美國宇航局的另一個正在執行的旗艦級太空望遠鏡錢德拉 X 射線天文臺也已老舊;它於 1999 年發射。
每個人都希望 JWST 在未來許多年裡進行偉大的科學研究。但在這方面沒有任何保證,而且在 JWST 於 2021 年發射後,旗艦專案儲備匱乏,這對於斯珀格爾和莫爾斯來說都是令人沮喪的前景。
莫爾斯援引了目前高能物理領域的例子作為警示。
上世紀 90 年代,美國有機會透過在德克薩斯州建造超導超級對撞機 (SSC) 來鞏固其未來幾十年在粒子物理學領域的領導地位。但是該專案的資金被撤回,歐洲最終在 2010 年隨著大型強子對撞機的完成而接過了這一重任(雖然功能非常強大,但比 SSC 原本的規模小得多,功能也弱得多)。
莫爾斯說:“在發射 JWST 之後,我們是否會在天體物理學領域走到這一步?”
並非一成不變
但是 WFIRST 以及可能緊隨其後的未來旗艦專案仍然有希望。畢竟,2020 年的聯邦預算要求只是一項要求。已頒佈的預算必須獲得國會批准,而國會之前曾支援過 WFIRST。
事實上,白宮也在其 2019 年的預算要求中削減了該任務,但國會介入並恢復了資金。
斯珀格爾和莫爾斯都希望看到歷史重演。
斯珀格爾說:“國會對天體物理學有強烈的跨黨派支援。我希望這些對天體物理學的削減將被推翻。”
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