如果你想建造一個太空望遠鏡來觀察另一顆地球圍繞另一顆恆星執行——用卡爾·薩根的話來說，另一個可以尋找生命跡象的“暗淡藍點”——這樣的望遠鏡會有多大、多昂貴？就在十年前，答案歸結為“太大”和“太貴”，這導致美國宇航局和其他航天機構推遲了至少一代人建造巨型、耗費鉅額預算的天文臺，以拍攝地球可能的宇宙替身的計劃。然而，現在，一個由私人資助的研究機構組成的聯盟正在提供一個明顯不同的結論。該專案的規劃者表示，只需不到 5000 萬美元，一個足夠小可以裝入小型汽車後備箱的望遠鏡就可以在本十年末發射，執行拍攝另一顆類地行星的具有歷史意義的任務。他們將該計劃稱為“藍色計劃”。
根據美國宇航局天體物理專案前負責人、目前名為BoldlyGo研究所的研究機構執行長喬恩·莫爾斯（Jon Morse）的說法，目前的技術進步使該計劃切實可行。“無論是在航天器效能方面，還是在進入太空的運載火箭的可用性方面，現在都有比 10 年前更多、更低成本的能力，”莫爾斯說。BoldlyGo 已與另一個組織 Mission Centaur 合作，領導“藍色計劃”。
此外，美國宇航局的行星搜尋開普勒任務發現的數千個世界強烈表明，“應該有和恆星一樣多的小型行星，如地球，”莫爾斯解釋說，這意味著要看到一顆行星，天文學家不需要建造一個可以清晰地窺視整個星系的龐大望遠鏡。
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只有一個問題。“藍色計劃”擬議的望遠鏡將有一個僅半米寬的集光鏡，如此之小，以至於它只能尋找圍繞兩顆恆星執行的類地行星：類太陽的半人馬座阿爾法星 A 和半人馬座阿爾法星 B，它們與紅矮星比鄰星一起，構成了距我們最近的星系，距離僅 4 光年多一點。比鄰星在今年早些時候成為頭條新聞，當時天文學家發現了一顆質量與地球相似的行星，它位於一個不太熱、不太冷的“宜居帶”。唉，這個新發現的世界圍繞其小而暗淡的恆星執行得如此之近，以至於使用太空望遠鏡非常困難。目前還沒有人知道是否有任何行星圍繞半人馬座阿爾法星 A 或 B 執行，但由於這兩顆恆星都比比鄰星大得多、亮得多，它們的宜居帶要遠得多，從而使得任何尚未被發現的世界更容易被看到。
馬薩諸塞大學洛厄爾分校的天文學家蘇普里亞·查克拉巴蒂 (Supriya Chakrabarti) 說：“在尋找另一個地球的過程中，觀察最近的類太陽恆星是下一個合乎邏輯的步驟。”他正在為“藍色計劃”開發行星成像技術。“這項任務艱鉅，但我們已經有系統地挑選出了我們必須成熟才能做到這一點的技術。”
被光芒所矇蔽
半人馬座阿爾法星周圍的宜居行星會比該星系的兩顆類太陽恆星都暗大約 100 億倍。它也會在恆星眩光中游動，這意味著“藍色計劃”的望遠鏡必須過濾掉大約 100 億個恆星光子才能收集到一個行星光子。而且半人馬座的雙星系統為成像帶來了額外的挑戰，因為任何望遠鏡都必須處理不是一顆而是兩顆附近恆星的眩光。從理論上講，一種稱為日冕儀的阻擋星光裝置可以執行這種極端的光學巫術，但實際上，所有日冕儀都傾向於將不需要的星光涓滴洩漏到望遠鏡的精密感測器中。堵住洩漏的唯一方法是製造一個幾乎完美的日冕儀，然後透過可變形的鏡子以及望遠鏡極其精確和穩定的指向，為日冕儀提供一束形狀也達到類似完美的星光。在這種神聖的三位一體——高效能日冕儀、可變形鏡和儀器穩定性——之間達到無縫協同是如此艱鉅，以至於在地球上的實驗室中幾乎沒有實現，甚至從未在太空望遠鏡上嘗試過。
多年來，查克拉巴蒂和他的同事們一直在實驗室和軌道之間尋求中間路線，利用美國宇航局的資金，透過小型亞軌道火箭和到達外太空邊緣的高空氣球，對這些先進的光學技術進行低成本的測試飛行。“藍色計劃”希望籌集的 5000 萬美元中，大約一半將用於支援日冕儀系統的進一步開發和測試，其餘的將用於建造飛行硬體、預訂火箭和執行任務。望遠鏡設計的最後定稿工作將於 2017 年開始。
這架小型望遠鏡將在 2019 年或 2020 年發射到近地軌道，將花費兩年時間凝視半人馬座的兩顆恆星，然後堆疊數萬張連續影像，以放大任何有希望的點的外觀，並透過觀察它們圍繞各自的恆星旋轉來確認它們的行星身份。另一個專案合作伙伴，加利福尼亞州的 SETI 研究所，將處理、存檔並公開分發該任務的資料，莫爾斯說。“藍色計劃”還在尋求與美國宇航局以及其他航天機構和科學機構的額外合作。他補充說，感興趣的人的眾籌可以籌集一部分所需資金，儘管大部分可能必須來自富有的捐助者和基金會。
正如其名稱所示，“藍色計劃”計劃最佳化其望遠鏡以研究藍光中的行星——這種顏色可以很容易地傳遞是否存在海洋或雲層的資訊。然而，對半人馬座阿爾法星周圍的任何世界的大氣層或表面進行更深入的研究（可以尋找生命跡象）將不得不等待更大、更昂貴的望遠鏡的發展。美國宇航局目前正在考慮多個概念，用於建造可以在幾十年內發射的此類大型觀測站，但這些擬議的望遠鏡（就像該機構過去幾十年評估和放棄的其他望遠鏡一樣）無法保證成為現實。
等待一場革命
儘管美國宇航局在追求大型、雄心勃勃的行星成像太空望遠鏡方面時斷時續，但迄今為止，該機構仍然是支援必要技術發展的主要贊助商。查克拉巴蒂的亞軌道火箭飛行是透過美國宇航局的資助實現的，太空望遠鏡高效能日冕儀的最新進展也大多如此。“藍色計劃”本身主要基於美國宇航局位於加利福尼亞州艾姆斯研究中心的兩位科學家，魯斯蘭·別利科夫（Ruslan Belikov）和愛德華多·本德克（Eduardo Bendek）的工作。儘管他們沒有正式隸屬於“藍色計劃”，但近年來，他們共同撰寫了許多論文，詳細介紹了半人馬座阿爾法星系統為一個適度的行星成像太空望遠鏡提供的獨特機會。那麼，人們可能會想，為什麼還需要外部資金。
原因之一是，美國宇航局已經考慮並拒絕了與“藍色計劃”非常相似的專案——別利科夫和本德克在2014 年提出的提案，為稍微複雜一些的以半人馬座為重點的望遠鏡，成本不會超過 1.75 億美元。本德克說，在美國宇航局，“具有一定技術要求的、高風險、高回報的單一目標[任務]沒有明顯的定位”。對許多人來說，花費 1.75 億美元似乎是一個過高的代價，僅僅為了一個承諾僅研究我們星系數十億顆恆星中的兩顆恆星的任務。
對於私營部門來說，這個定位更為明顯，儘管沒有人有可能很快透過發現外星地球而發財。“藍色計劃”與 BoldlyGo 支援的所有任務一樣，旨在加速發現的步伐，”莫爾斯說。“我們正在努力利用替代資源來提高太空新技術飛行的速度。美國宇航局真的有興趣看到其投資獲得回報，因此我們在這裡嘗試儘快實現這一目標。我們都知道我們需要讓一個 [高效能] 日冕儀進入太空。”
當然，不能保證“藍色計劃”將進入軌道，按計劃執行或發現任何行星。它可能會因缺乏資金或火箭或機載儀器故障而脫軌。或者被大自然本身所阻止：半人馬座的恆星周圍可能比我們的太陽周圍有更多的散射光塵埃，這可能會阻止小型望遠鏡看到任何行星。或者可能根本沒有行星可看。
一些研究人員說，這樣的擔憂不應阻止搜尋。“這是科學，所以關於我們最近的類太陽鄰近恆星的無效結果與積極的結果一樣有價值，儘管它們不會產生新聞稿，”亞利桑那大學的天文學家賈裡德·馬萊斯 (Jared Males) 說，他正在為“藍色計劃”開發影像處理演算法。“而且，這項技術測試的日冕儀技術將幫助我們為未來的任務，我們希望在幾十年後發射的巨型太空望遠鏡做好計劃。即使我們沒有在半人馬座阿爾法星周圍發現行星，尋找它們也會為我們提供我們在其他附近恆星周圍尋找更多行星所需的經驗。”
本德克和別利科夫說，這種情況類似於開普勒任務面臨的情況。該任務作為美國宇航局的一個長期後備專案，被提議和拒絕了幾次，然後在 2009 年最終發射。“人們不斷批評開普勒，說它不會奏效，”本德克說。“但最終，如果他們能更支援，任務可能會更早飛行。”今天，其變革性的成果幾乎單槍匹馬地使對其他恆星軌道上的行星的研究成為天文學最熱門的子領域，並已成為美國宇航局未來各種任務數十億美元計劃的基石。
“每個革命性的想法都會引起三個階段的反應，”別利科夫說，他引用了已故科幻小說作家亞瑟·C·克拉克的名言。“第一階段是，‘這太瘋狂了，永遠不會奏效。’第二階段是，‘也許它會奏效，但不值得做。’第三階段是，‘我一直認為這是一個很棒的主意。’開普勒現在已經經歷了這三個階段。我相信我們的想法現在處於第二階段。我們希望達到第三階段。”