喬恩·莫爾斯喜歡快速成就大事。在2007年成為美國宇航局天體物理學專案主管後，在不到五年的時間裡，他幫助該機構最後一次翻新了哈勃望遠鏡，併發射了許多新的、非常成功的中型太空望遠鏡。與此同時，他監督了美國宇航局 SOFIA 機載天文臺的首次亮相，並努力恢復了該機構的“探索者”任務計劃的資金。一直以來，莫爾斯都設想了該機構光明的未來，在這個未來中，該機構將迅速開發和發射各種具有重大影響的太空科學專案。
到2011年，很明顯，這個未來不會像莫爾斯希望的那樣順利和快速地到來。美國宇航局的太空科學工作似乎沒有加快速度，反而放緩了，這受到了聯邦支出停滯不前以及詹姆斯·韋伯太空望遠鏡等任務的數十億美元成本超支的影響。隨著一個又一個專案被推遲或取消，並且該機構的未來任務組合縮減，莫爾斯選擇離開，離開美國宇航局進入私營部門。
莫爾斯現在是 BoldlyGo 研究所的執行長，他與幾位其他美國宇航局的資深人士共同創立了該研究所，目的是打破政府對重大太空科學任務的壟斷。透過慈善捐款和眾籌資金的結合，BoldlyGo 計劃在2020年代開始建造和發射兩個專案：SCIM，一項火星樣本返回任務；以及Astro-1，一種創新的太空望遠鏡，它將尋找圍繞附近其他恆星執行的岩石世界。
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《大眾科學》與莫爾斯談論了他離開美國宇航局的決定、BoldlyGo 的雄心勃勃的計劃以及他希望如何徹底改變高邊疆的研究。
[以下是經過編輯的對話記錄。]
什麼是 BoldlyGo？
BoldlyGo 研究所是一個非營利性研究機構，致力於開展尖端的太空科學任務。我與其他幾位長期在美國宇航局工作過的人一起成立了它，此前我們意識到美國宇航局由於資源限制而無法開展多少偉大的科學研究。與此同時，在私營部門為大型、令人興奮的專案籌集大量資金的可能性越來越大。我們相信，有一些引人入勝的太空科學專案可以吸引慈善支援。我們不是要取代美國宇航局。我們在這裡是為了擴大蛋糕，增加用於太空科學的資源總量。
“我們不是要取代美國宇航局。我們在這裡是為了擴大蛋糕，增加用於太空科學的資源總量。”
你是什麼時候意識到這一點的？
美國天文學和天體物理學界每十年都會透過國家研究委員會聯合起來，制定一份“十年調查”，這是一份權威報告，優先考慮政府實施的科學目標和任務。當2010年的十年調查釋出時，我們花了幾個月的時間制定了一項計劃，以儘可能多地實現其建議，但這需要申請額外的資金。一位我們與之交談的高級別預算官員只是笑了笑，說：“別費心了。” 他們不是在冷嘲熱諷——他們只是認識到一個基本的事實，那就是我們沒有更多的可用資金了。這對我來說是一個關鍵時刻，當時我意識到事情必須改變。
所以這促使你離開美國宇航局並嘗試不同的方法？
就太空科學預算而言，現在的口頭禪是“持平就是新高”。好吧，持平不是新高。我們不應該只是夾著尾巴，說：“好吧，我想這就是我們得到的，我們無能為力。” 我認為我們是有能力做一些事情的！
美國宇航局基本上在這個國家對主要的太空科學任務擁有100%的壟斷地位，而且長期以來的政策是，美國宇航局的太空科學預算總額是持平的。這意味著由於缺乏機會，許多出色的任務——出色的科學——沒有完成。但我們相信，慈善事業的可能性現在已經達到了可以改變這一切的規模。我們不會每年籌集50億美元——這是美國宇航局的科學預算——但我們可以籌集足夠的資金來有意義地增加太空科學的投資組合。如果我們能夠透過進行一些負擔得起的前沿科學來稍微緩解壓力，那麼即使預算持平而無法跟上通貨膨脹的速度，也可以讓美國宇航局更容易專注於只有它才能完成的大型專案。
告訴我 BoldlyGo 計劃的任務。
我們已經宣佈了兩個：SCIM，即火星探測樣本採集任務，以及 Astro-1，這是我們未來太空望遠鏡的佔位符名稱。目前，我們正在努力為 SCIM 籌集資金，以便在 2020 年夏季發射，併為 Astro-1 在 2020 年代初發射。
SCIM 是一項任務，我們故意在沙塵季節以淺角度飛入火星大氣層，並在氣凝膠中捕獲一些沙塵，然後將其帶回地球——所有這些都無需進入軌道或著陸。這建立在之前的任務基礎上，例如美國宇航局的星塵任務，該任務在氣凝膠中收集並返回了彗星和宇宙塵埃。我們認為，對火星採取這種方法在科學上將是非常有價值的，而且 SCIM 將是我們能夠完成的最便宜的樣本返回任務。我們可以在分子水平上分析返回的塵埃，以研究火星礦物學和該行星過去的地質過程，我們還可以獲得關於塵埃可能對未來人類任務構成危害的資訊。
Astro-1 是一架為後哈勃時代設計的太空望遠鏡。它比 SCIM 處於更概念性的階段。我們目前計劃它擁有一個 1.8 米直徑的主鏡——哈勃望遠鏡的鏡面為 2.4 米。Astro-1 的設計目的是恢復和增強哈勃望遠鏡的許多功能，而下一代天文臺（如詹姆斯·韋伯太空望遠鏡和寬視場紅外巡天望遠鏡 [WFIRST]）將不會解決這些功能。這些望遠鏡針對紅外線進行了最佳化——它們不會像哈勃望遠鏡那樣進入藍色和紫外線區域。因此，當哈勃望遠鏡退役時，我們可能會面臨在這些波長上的觀測空白。我們希望 Astro-1 能夠幫助填補這個空白。
“對火星採取這種方法在科學上將是非常有價值的；SCIM 將是我們能夠完成的最便宜的樣本返回任務。”
因此，一架鏡面比哈勃望遠鏡小的太空望遠鏡，以及一項收集一些火星塵埃的任務。這些任務是否太微不足道，無法證明它們的存在？
這些是適度的任務，但這並不意味著它們不能具有變革性。我們選擇 SCIM 和 Astro-1 是因為每個都採用了創新，可以在經濟實惠且避免多年的開發時間的同時，大大提高科學影響力。
我們優先考慮 SCIM，因為它實際上已經有 10 年的技術工作基礎，包括一項美國宇航局支援的研究。它的創新之處在於航天器的形狀，這允許一種新穎的任務剖面。航天器的形狀像一個倒置的冰淇淋錐，因此它可以在火星大氣層中飛行，同時保持緩慢滾動以保持穩定性。這使我們無需進入軌道或著陸即可收集樣本，這是一個巨大的成本突破，因為大多數人都在談論透過著陸並在地表以下鑽探來進行火星樣本返回。這是一個不錯的架構，但這將需要數十億美元，而且你根本無法透過慈善事業來實現。即使美國宇航局也沒有承諾這樣做；他們而是透過逐步增加的方式進行。
對於太空望遠鏡，很多人都在推動在韋伯和 WFIRST 之後使用非常大的東西，推動一架鏡面至少 10 到 12 米大小的太空望遠鏡。對於這種規模的東西，你至少要進行 15 年的開發，而且政府是唯一可以負擔得起的實體。我們認為，適度的天文臺可以更快地完成突破性的科學研究——而不依賴於政府資源，以便美國宇航局可以專注於只有他們才能完成的大事。
Astro-1 的創新之處不在於它的大小，而在於它的離軸光學設計，這意味著它的 1.8 米主鏡不會像哈勃望遠鏡那樣被較小的副鏡遮擋。人們談論製造離軸太空望遠鏡已經超過 15 年了，但它還沒有實現。離軸設計增加了收集面積，並減少了汙染影像的散射光量。這將使其成為研究附近恆星系統中系外行星的絕佳平臺。如果我們獲得資金並儘可能快地推進，我們相信 Astro-1 可能是第一個對附近恆星進行大型岩石行星偵察的望遠鏡——當然是針對氣態巨行星。這將是歷史性的第一次——以前沒有人這樣做過。而且它很快就可以從一個適度的設施中誕生。
“Astro-1 可能是第一個對附近恆星進行大型岩石行星偵察的望遠鏡。”
這些任務的成本是多少？你們可以比美國宇航局用更少的錢完成它們嗎？
我們打算透過將商業技術和精簡流程應用於這些任務來降低成本。例如，我們打算為我們的運載火箭支付商業價格，而不是政府支付的價格。經歷了這件事的兩面，透過採用商業方法可以節省大量資金。也有一些方法可以最佳化每個任務的設計和製造流程，以降低成本，而不會損害可靠性。我們認為，這些型別的專案創新可以為每個任務節省兩位數的百分比。
對於 Astro-1，我們已經有了已建成併入軌的商業太空望遠鏡的例子，例如 DigitalGlobe 的 Worldview-3。這是一個非常先進的 1.1 米天文臺，它於去年夏天發射，目的是向下看而不是向上看，從而提供地球的檢視。許多相同的商業技術和流程可以應用於 Astro-1。對於更成熟的 SCIM 而言，包括運載火箭成本在內，我們預計它的成本將可靠地低於美國宇航局的“探索”級任務，這是與之最可比的任務級別。
這意味著這些任務仍然需要花費數億美元。BoldlyGo 計劃如何籌集所有這些資金？
我們的目標是為 SCIM 和 Astro-1 進行科學研究，但這兩項任務都提供了我們認為可以創造一些收入的獨特的東西——例如，SCIM 將帶回來的文物，以及 Astro-1 上的專用觀測時間。但這些都無法產生足夠的資金來支付這些任務的費用。在沒有商業產品可銷售的情況下，我們毫無疑問需要高階捐贈者——那些熱愛科學並希望幫助加速發現的資金雄厚的個人。
但所有規模的捐贈都很重要。例如，我們想為 Astro-1 做的第一件事是組建一個 Astro-1 需求團隊，以完善和最佳化該專案的科學和技術要求。我們稱之為 ART。它的費用適中——包括差旅費、會議場地以及最終報告的製作和分發。即使是小額捐款也可以對推動像 ART 這樣的專案向前發展產生有意義的影響。
可以肯定的是，這些專案的規模意味著我們無法僅透過眾籌來完成所有這些專案，儘管眾籌可以發揮作用。我們希望使用眾籌作為提高公眾參與度的工具，因為人們可以透過非常有趣的方式參與到這些任務中。
比如呢？
好的，對於Astro-1來說，它的大部分觀測時間將用於購買或貢獻儀器的機構合作伙伴，但我們也希望確保業餘天文學家也能獲得使用權。
我們希望每年為業餘愛好者社群提供大約100個航天器小時的使用時間——這相當於哈勃望遠鏡上所謂的“大型”專案，在專業天文學家中非常受追捧。所以這不僅僅是獲得漂亮的照片；這些時間可以用於各種重要的研究。我們希望業餘愛好者參與到我們的規劃過程中，以便了解他們作為一個社群希望如何利用這些時間——是整個社群協調進行一個大型的100小時專案，還是進行100個一小時的專案？
我們也希望與Astro-1上的個別科學家建立夥伴關係，他們可以購買專案並獲得有保障的望遠鏡時間，費用大致相當於普通的研究資助。他們可以透過任何他們想要的方式籌集資金——他們可以從他們的研究機構獲得，可以透過眾籌獲得，也可以直接從他們的銀行賬戶裡開支票。如果你和幾個合作者分別購買了使用權，那麼你們可以共享觀測時間——突然之間，像哈勃和其他主要太空望遠鏡那樣的大型、多年期專案就可以自然而然地出現。
假設這一切都按計劃進行，並且SCIM和Astro-1在2020年代飛行，那麼您希望BoldlyGo接下來追求什麼？
一旦這種替代的資金模式成為太空科學生態系統的正常組成部分，我們希望繼續以建設性的方式增加投資組合，開展高影響力的前沿科學研究。Astro-1只是一個臨時的名稱，我們希望在發射前更名，但我們希望會有Astro-2和Astro-3，每個都專注於科學上引人注目、技術上可行、公眾喜聞樂見且價格合理的專案。而且，在SCIM之後，還有許多其他可能的行星科學專案。我們也對諸如立方體衛星等小型衛星為實現某些型別的低成本調查和探索所提供的機會感興趣。
現在有許多科學上引人注目、技術上成熟的任務概念，但實際飛行的卻很少。由於資源限制，有太多的機會被擱置了。我們渴望改變這種狀況，我們很樂意與全球的科學家討論下一步該做什麼。