韋布發射升空 五大天文任務可期

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◎本報記者 劉 霞

美國國家航空航天局（NASA）設計的詹姆斯·韋布空間望遠鏡（JWST）12月25日清晨從法屬圭亞那庫魯航天中心發射升空，開啓了天文探索新時代。12月23日，中國天文學名詞審定委員會將JWST的中文名定為“詹姆斯·韋布空間望遠鏡”，簡稱“韋布空間望遠鏡”。

一切過往，皆為序章。韋布升空並非科學家們星辰大海征途的終結，未來還會有更多空間探測器競相發射，與韋布同台競技。美國太空網在12月26日的報道中，列出了韋布望遠鏡發射之後備受期待的5大太空任務。

羅曼空間望遠鏡：研究暗能量

這台望遠鏡以NASA第一位首席天文學家、哈勃望遠鏡之母南希·格雷斯·羅曼的名字命名，它原名“廣域紅外空間望遠鏡”（WFIRST），主要使命是繪製宇宙的大片區域以研究暗能量。羅曼望遠鏡的主鏡大小跟哈勃望遠鏡相同，但它的寬視場儀器提供的視野是哈勃紅外儀器的100倍。

該望遠鏡預計於2027年發射，將觀測數百萬個星系，繪製出我們宇宙“鄰居”的地圖。天文學家希望利用星系的分佈來梳理暗能量的演化歷程。此外，該儀器還將使用引力微透鏡——背景星光的微小變化來發現潛在的數百萬顆系外行星。

大型紫外/光學/紅外探測器：搜尋外星生命

韋布望遠鏡就像哈勃望遠鏡的放大版——它太大了，如果沒有采用摺疊設計，它甚至無法裝入火箭整流罩。

大型紫外/光學/紅外探測器（LUVOIR）則更大，其鏡面直徑超過15米——相比之下，韋布望遠鏡的鏡面直徑約為6.5米。LUVOIR是一個全能型空間望遠鏡，天文學家希望利用這台望遠鏡實現多項天文科學目標，例如以25公里的分辨率觀測木星雲頂，並在其他行星的大氣中尋找生物存在的“蛛絲馬跡”；研究恆星和星系的形成演化；拍攝太陽系中的天體等。

LUVOIR目前仍處於設計階段，正與其他天文任務爭奪資助資金。如果它能獲得相應的投資並建造完成，該巨型空間望遠鏡將在本世紀30年代的某個時候發射。

宜居系外行星成像任務：尋找“地球2.0”

尋找宜居系外行星是天文學領域一個相當熱門的話題。“地球2.0”的發現將是一座“金礦”，有助於我們弄清楚宇宙中生命是否普遍存在，甚至可能預示着：人類並不孤獨。為此，天文學家們一直致力於搜尋質量和成分與地球類似的行星，這些行星圍繞着類日恆星運行，其與主恆星的距離剛好合適，讓液態水得以在行星上存在。

但發現這類行星只是開始，我們還需要研究它的大氣層，尋找生命存在的生物信號。例如，如果某顆行星的大氣層富含氧氣，這可能意味着這個天體上光合作用比較活躍；如果其大氣層中存在大量甲烷，可能意味着那裏有類似細菌的生物體。

而這正是“宜居系外行星成像任務”（HabEx）的主要使命。儘管HabEx也在爭奪資助資金，但支持者希望其能在2035年發射。HabEx之所以如此令人矚目，是因為它擁有星影遮光罩，這個遮光罩可以阻擋來自恆星的光線，使望遠鏡能夠直接拍攝系外行星。

激光干涉儀空間天線：測量引力波

激光干涉儀空間天線（LISA）是一個位於太空的引力波觀測站。在歐洲空間局的領導下，它將瞄準地面引力波探測器無法探測到的引力波源，如超大質量黑洞碰撞產生的引力波以及我們銀河系內緻密天體併合產生的引力波。LISA由3顆衞星組成，它們各自相距250萬公里，一起圍繞太陽運行。

通過在它們之間不斷反射的激光，衞星可以測量它們之間距離的微小變化——特別是當引力波通過時。該探測器計劃於2034年發射。

黑暗時代無線電探索者：揭秘“黑暗時代”

大爆炸後數百萬年裏，宇宙中一片暗黑，處於“黑暗時代”。當時，宇宙中幾乎只有巨大的氫氣雲團，但隨着一切開始冷卻，這些氣體坍縮並形成了第一批恆星和黑洞。隨着這些恆星的出現，出現了有史以來的第一束光，自此結束了宇宙的“黑暗時代”，進入了被稱為“宇宙黎明”的時期。

目前，還沒有任何探測器觀測到宇宙的“黑暗時代”。在黑暗中漂浮着的中性氫會釋放出一種非常特殊的輻射，精確地發射出波長2.1釐米的光。這些輻射一直在宇宙中飄蕩，在130億年後的今天，它的波長已經紅移到了2米左右。

這種波處於無線電頻譜中，這意味着任何探測這種輻射的嘗試都會被來自地面的無線電干擾所淹沒，而“黑暗時代無線電探索者”（DARE）承擔起了探測宇宙“黑暗時代”的重擔。

DARE目前處於設計階段，支持者希望在未來幾年的某個時候發射。這個探測器的運行位置將是獨一無二的：它將環繞月球運行，因為月球的遠端是太陽系內已知的唯一沒有人為無線電干擾的地方。這是人類附近最安靜的地方，也是探索宇宙“黑暗時代”的絕佳之處。

空間望遠鏡好像人類的眼睛，人類能看多遠，取決於望遠鏡的“視力”和能力，希望這些人類的“眼睛”能讓我們更深刻地洞悉宇宙的秘密。