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06-21
在我们头顶漂浮的多个人造飞行物体中，哈勃望远镜可能是最具传奇色彩和最出色的——已知的一个。
哈勃望远镜的想法可以追溯到1999年，当时天文学家和莱曼·斯皮策提出，在太空建立观测站可以观测到更多被大气吸收的红外线和紫外线，观测极限会更高。
经过近半个世纪的设计和制造，哈勃望远镜终于于2016年4月24日由发现号航天飞机送入距地面10公里的轨道，并从此开始运行。
▲《创世之柱》，哈勃望远镜拍摄的最著名的照片之一。
在过去的 31 年里，基于哈勃观测的信息产生了 0 多篇论文，从暗能量到外星行星再到黑洞。
哈勃望远镜角色帮助天文学家解开了宇宙的秘密，成为人类的眼睛。
自服役以来，哈勃望远镜已经进行了五次人工维护，大大小小的软件故障不计其数。
今年6月，哈勃望远镜因系统故障暂停工作，切换到备用系统； 10月26日，哈勃望远镜因内部通信问题进入安全模式。
这个原本计划工作到2019年的“太空之眼”还能持续多久？天文学家目前还无法给出明确的答案，但可以肯定的是，老哈勃已经快要休息了。
为了看到更广阔的宇宙，科学家认为有必要尽快找到哈勃的“继承者”。
下一个“地球”在哪里？宇宙中还有其他生命吗？下一个适合人类居住的星球在哪里？科学界尚未找到我小时候在《十万个为什么》上读过的这些问题的答案。
好消息是，这些问题很可能成为美国宇航局未来十年天文学工作的重点。
美国国家科学、工程和医学院上周发布了一份名为《年天文学和天体物理学十年调查》（Astro）的调查报告，其中提到美国天文学未来10年优先考虑的三大研究课题是：寻找潜在的宜居系统系外行星，了解黑洞和中子星的奥秘，研究星系的形成和演化。
依靠现有的观测设备，实现这些目标并不容易。
例如，在寻找潜在的宜居系外行星时，由于附近的恒星通常比行星亮数百亿倍，暗淡的行星很容易被它们的光遮蔽。
，影响观察。
因此，为了完成如此宏伟的研究目标，天文学家的首要任务就是“升级装备”。
这也是Astro的重点计划之一——建造一座超越哈勃望远镜的新型巨型望远镜。
计划提到，NASA将资助并建造一座比哈勃望远镜大得多的新望远镜，并配备紫外线、可见光和红外线探测器。
预计耗资 1 亿美元，理想情况下将于 2040 年代初投入使用。
。
新望远镜将配备日冕仪等设备，在观测系外行星时可以有效减少附近恒星的光干扰，以便开展进一步的观测工作。
凯克天文台首席科学家约翰·奥·米拉 (John O Meara) 向 Axios 简要介绍了这一雄心勃勃的行星探索计划。
未来10年，科学家将需要寻找一颗或多颗类太阳恒星，并根据其轨道筛选潜在的宜居行星。
随后，天文学家对 25 个最有可能存在的行星进行了光谱分析，以研究它们的大气成分以及是否存在生命迹象。
新的望远镜此时将发挥重要作用。
通过系外行星反射的光，科学家可以计算出其大气层的化学成分。
如果大气中存在氧气、甲烷和水等成分，那么地球很可能能够维持生命。
“当我们在宇宙中看到除人类之外的第一个生命迹象，并在遥远的世界中看到生命的踪迹时，人类在宇宙中的地位将发生根本性的改变，”约翰·奥米拉在采访中强调。
另一方面，他补充道，如果人类观察25颗、50颗甚至系外行星却一无所获，这将从根本上改变我们对宇宙的看法。
由于此次观测任务需要对包括紫外、可见光、红外等在内的多种光谱进行协同分析，因此建造新型大型望远镜非常有必要。
不过，从以往的各种经验来看，这次新的太空探索计划很可能不会一帆风顺。
建造第二个“哈勃”并不容易 ▲康普顿伽马射线望远镜 2016年，美国宇航局成功研制并发射了四架大型太空望远镜，分别是哈勃太空望远镜和康普顿伽马射线望远镜。
（于 2001 年坠毁）、钱德拉 X 射线望远镜和斯皮策太空望远镜（也称为大型轨道天文台计划）。
钱德拉望远镜在各自领域做出了重要贡献。
今年，NASA、欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CSA）开始合作开发下一代太空望远镜，以NASA第二任局长詹姆斯·韦伯（James Webb）的名字命名，预算为5亿美元，计划于2018年投入使用。
然而，建造詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的难度远远超出了NASA的预期。
由于项目多次工程延误和成本超支，JWST在2016年进行了重大重新设计，发射时间一再推迟。
直到2001年JWST才最终推出。
JWST原定于2019年10月31日发射，因阿丽亚娜5号运载火箭出现问题，将发射日期推迟至2018年12月18日。
如果不出意外，这个已有24年历史的重大项目将在一个月后启动。
将会有历史性的突破。
JWST 通常被认为是哈勃的继承者，但两者的工作并不完全相同。
JWST的主要任务是观测大爆炸理论的残余红外线，即观测宇宙的初始状态。
因此，它的外形和工作环境与哈勃望远镜有很大不同。
首先是海拔高度。
与哈勃望远镜1000公里的轨道高度相比，JWST要远得多。
距离地球最近（近点）时为 10,000 公里，最远（远点）时可达 10,000 公里。
这是因为 JWST 的镜头必须在低于 50K (?°C) 的环境下保持工作。
为了保持低温，JWST设计了5层可承受约℃的遮光罩，以阻挡太阳和地球反射的光线。
从外观上看，JWST几乎是由这个巨大的镜头和遮阳罩组成。
其主镜直径达到8米，镜面面积是哈勃望远镜的5倍以上，遮阳罩相当于一个网球场。
在太空中准确、安全地释放和部署如此巨大的结构是一个巨大的问题。
NASA工程师迈克·门泽尔在新闻发布会上提到，JWST的太阳罩部署将是最复杂的部署任务，失败的可能性不止一种。
据统计，JWST预计耗资高达96.6亿美元，远超计划预算。
许多天文学家担心，由于JWST的长期延误和严重的预算超支，可能很难为新望远镜的建设获得再融资。
但从另一个角度来看，充满问题的JWST也留下了很多宝贵的发展经验。
Astro报告中总结了JWST发展中的许多经验教训，并提出了四个更详细的任务概念。
新望远镜的研制计划比原来的JWST更加完整。
如果计划顺利的话，人类对宇宙的认识将再次迎来飞跃。
宇宙中是否存在外星生命？这个问题的答案很可能在本世纪内揭晓。
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