耗资16亿美元的望远镜将搜索外星行星并探测暗能量

根据一份期待已久的报告，一台耗资16亿美元的太空望远镜应该是天文学家和天体物理学家的首要任务，该望远镜可以揭示暗能量的性质并识别类地行星。该报告阐述了未来10年太空科学的迫切需求。

根据美国国家科学院的Astro2010 DecadalSurvey，宽视场红外巡天望远镜（WFIRST）将于2020年发射，作为下一代望远镜之一，该望远镜将以早期宇宙为目标，搜索附近的宜居行星，并测试基本物理的边界。

圣克鲁斯加利福尼亚大学的天文学家、十年巡天委员会成员克莱尔·马克斯说：“在上一次十年巡测中，系外行星并不是一个大元素，暗能量也不是什么大问题。”“有很多东西都是全新的。”

这份颇具影响力的报告为科学优先事项制定了路线图，并选择了2012-2021年最有希望的候选望远镜。太空和地基研究项目分为大、中、小三类，因此WFIRST的视野几乎为5英尺（1.5米），在超过10亿美元的大型太空项目中位居第一。

相比之下，美国国家航空航天局的下一代太空天文台“红外詹姆斯·韦伯太空望远镜”估计耗资约50亿美元，计划于2014年发射。标志性的哈勃太空望远镜于1990年发射，包括建造、发射和20年的运行在内，总成本超过100亿美元。主要的星际任务，如美国国家航空航天局的卡西尼号土星任务和伽利略号木星任务，也耗资数十亿美元。

一个新的地面天文台可以每三个晚上扫描一次整个可用的天空，它停止了报告超过1.35亿美元的重要大型地面项目清单。这台耗资4.65亿美元的望远镜被称为大型天气巡天望远镜，将在10年内以智利境内近28英尺（8.4米）的孔径扫描天空的每个区域1000次。它预计将在本十年结束前看到曙光。

与以往的报告不同，这次最新的十年调查考虑了每个项目的技术稳定性和成本风险。它还研究了以前考虑过的项目，如LSST，该项目自2001年的最新调查以来已经成熟，现在被称为地面项目中最“准备就绪”的项目。

太空中的新眼睛

该报告还发现，其探测器项目支持了中小型任务，如美国国家航空航天局的宽视场红外探测探测器（WISE），在大成本太空项目中排名第二。到2015年，天体物理学部分的年度预算将从4000万美元增加到1亿美元。

第三个优先事项是激光干涉仪空间天线，该天线由三个编队飞行航天器组成，用于探测时空结构中的长波长波纹。这种波纹代表由黑洞合并等事件引起的引力波。

假设欧洲航天局参与这项工作，美国国家航空航天局将分担24亿美元总成本中的14亿美元。2012年欧洲LISA Pathfindermission的成功发射可能导致到2025年LISA的全面发射。

另一个国际项目，国际X射线天文台，将部署一个多部件X射线镜，其收集面积是现有任何X射线天文台的20倍。目前的估计显示，美国国家航空航天局在50亿美元的成本中所占的份额为31亿美元，其余部分由欧空局和日本宇宙航空研究开发机构分担。

该报告的委员会建议，IXO可以代表下一次十年调查的一个有希望的最佳候选人，但前提是美国国家航空航天局的成本低于20亿美元。

地面上的观星者

基于地球的项目也受到了仔细的审查。专注于中小型实验和设施的中型创新计划获得了大型地面项目的第二优先权。

第三个优先事项是在98英尺（30米）范围内的“巨型分段镜望远镜”。假设使用了消除大气模糊效应的自适应光学技术，这样的望远镜的直径可能是现有望远镜的三倍，聚光面积可能是现有天文望远镜的10倍，近红外灵敏度可能是现有的80倍。

用于开发的几台巨型望远镜包括位于智利的耗资11亿美元的巨型麦哲伦望远镜、位于夏威夷毛纳基亚的耗资14亿美元的三十米望远镜和欧洲超大望远镜。该报告的委员会指出，联邦政府只能为美国的两台望远镜中的一台捐款，并建议国家科学基金会立即选择一台用于未来投资。

最后，该报告将大气切伦科夫望远镜阵列列为大型地面项目的第四优先事项。这样的工作室将使用大型地面望远镜阵列来探测切伦科夫辐射的蓝闪，这是由来自宇宙源的高能伽马射线光子撞击大气层引起的。

美国版本的先进伽马射线成像系统被认为过于昂贵，超过4亿美元，因此报告建议美国加入欧洲切伦科夫望远镜阵列，以分担成本和运营。

实现它

尽管天文学家和天体物理学家对他们的科学优先事项有着不同的看法，但政府资金可能仍然是这份报告中最大的不确定性之一。

“我担心的是，如果联邦预算仍然非常有限，我们将无法做任何这些事情，”Max告诉太空网。

该报告确实包括了一些关于预算短缺的应急计划，以及美国国家航空航天局、美国国家科学基金会和能源部预计可获得的资金。但马克斯指出，即使委员会在研究这份报告，数字也在不断变化。

尽管如此，她仍然对过去十年的进展感到麻木，而且对拥有合适的仪器来做出超出研究人员所知的发现感到麻木。

Max说：“这是一个开发这些设施的机会，同时仍然可以建造足够的通用设施，这样你就可以在未来十年找到新的东西。”