美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)設(shè)計(jì)的詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡(JWST)25日清晨從法屬圭亞那庫(kù)魯航天中心發(fā)射升空，開(kāi)啟了天文探索新時(shí)代。12月23日，中國(guó)天文學(xué)名詞審定委員會(huì)將JWST的中文名定為“詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡”，簡(jiǎn)稱“韋布空間望遠(yuǎn)鏡”。

一切過(guò)往，皆為序章。韋布升空并非科學(xué)家們星辰大海之旅的終結(jié)，未來(lái)還會(huì)有更多空間探測(cè)器競(jìng)相發(fā)射，與韋布同臺(tái)競(jìng)技。美國(guó)太空網(wǎng)在12月26日的報(bào)道中，列出了韋布望遠(yuǎn)鏡發(fā)射之后備受期待的5大太空任務(wù)。

羅曼空間望遠(yuǎn)鏡：研究暗能量

這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡以NASA第一位首席天文學(xué)家、哈勃望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡”(WFIRST)，主要使命是繪制宇宙的大片區(qū)域以研究暗能量。羅曼望遠(yuǎn)鏡的主鏡大小跟哈勃望遠(yuǎn)鏡相同，但它的寬視場(chǎng)儀器提供的視野是哈勃紅外儀器的100倍。

該望遠(yuǎn)鏡預(yù)計(jì)于2027年發(fā)射，將觀測(cè)數(shù)百萬(wàn)個(gè)星系，繪制出我們宇宙“鄰居”的地圖。天文學(xué)家希望利用星系的分布來(lái)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(lái)發(fā)現(xiàn)潛在的數(shù)百萬(wàn)顆系外行星。

大型紫外/光學(xué)/紅外探測(cè)器：搜尋外星生命

韋布望遠(yuǎn)鏡就像哈勃望遠(yuǎn)鏡的放大版——它太大了，如果沒(méi)有采用折疊設(shè)計(jì)，它甚至無(wú)法裝入火箭整流罩。

大型紫外/光學(xué)/紅外探測(cè)器(LUVOIR)則更大，其鏡面直徑超過(guò)15米——相比之下，韋布望遠(yuǎn)鏡的鏡面直徑約為6.5米。LUVOIR是一個(gè)全能型空間望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家希望利用這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)天文科學(xué)目標(biāo)，例如以25公里的分辨率觀測(cè)木星云頂，并在其他行星的大氣中尋找生物存在的“蛛絲馬跡”;研究恒星和星系的形成演化;拍攝太陽(yáng)系中的天體等。

LUVOIR目前仍處于設(shè)計(jì)階段，正與其他天文任務(wù)爭(zhēng)奪資助資金。如果它能獲得相應(yīng)的投資并建造完成，該巨型空間望遠(yuǎn)鏡將在本世紀(jì)30年代的某個(gè)時(shí)候發(fā)射。

宜居系外行星成像任務(wù)：尋找“地球2.0”

尋找宜居系外行星是天文學(xué)領(lǐng)域一個(gè)相當(dāng)熱門(mén)的話題。“地球2.0”的發(fā)現(xiàn)將是一座“金礦”，有助于我們弄清楚宇宙中生命是否普遍存在，甚至可能預(yù)示著：人類并不孤獨(dú)。為此，天文學(xué)家們一直致力于搜尋質(zhì)量和成分與地球類似的行星，這些行星圍繞著類日恒星運(yùn)行，其與主恒星的距離剛好合適，讓液態(tài)水得以在行星上存在。

但發(fā)現(xiàn)這類行星只是開(kāi)始，我們還需要研究它的大氣層，尋找生命存在的生物信號(hào)。例如，如果某顆行星的大氣層富含氧氣，這可能意味著這個(gè)天體上光合作用比較活躍;如果其大氣層中存在大量甲烷，可能意味著那里有類似細(xì)菌的生物體。

而這正是“宜居系外行星成像任務(wù)”(HabEx)的主要使命。盡管HabEx也在爭(zhēng)奪資助資金，但支持者希望其能在2035年發(fā)射。HabEx之所以如此令人矚目，是因?yàn)樗鼡碛行怯罢诠庹?，這個(gè)遮光罩可以阻擋來(lái)自恒星的光線，使望遠(yuǎn)鏡能夠直接拍攝系外行星。

激光干涉儀空間天線：測(cè)量引力波

激光干涉儀空間天線(LISA)是一個(gè)位于太空的引力波觀測(cè)站。在歐洲空間局的領(lǐng)導(dǎo)下，它將瞄準(zhǔn)地面引力波探測(cè)器無(wú)法探測(cè)到的引力波源，如超大質(zhì)量黑洞碰撞產(chǎn)生的引力波以及我們銀河系內(nèi)致密天體并合產(chǎn)生的引力波。LISA由3顆衛(wèi)星組成，它們各自相距250萬(wàn)公里，一起圍繞太陽(yáng)運(yùn)行。

通過(guò)在它們之間不斷反射的激光，衛(wèi)星可以測(cè)量它們之間距離的微小變化——特別是當(dāng)引力波通過(guò)時(shí)。該探測(cè)器計(jì)劃于2034年發(fā)射。

黑暗時(shí)代無(wú)線電探索者：揭秘“黑暗時(shí)代”

大爆炸后數(shù)百萬(wàn)年里，宇宙中一片暗黑，處于“黑暗時(shí)代”。當(dāng)時(shí)，宇宙中幾乎只有巨大的氫氣云團(tuán)，但隨著一切開(kāi)始冷卻，這些氣體坍縮并形成了第一批恒星和黑洞。隨著這些恒星的出現(xiàn)，出現(xiàn)了有史以來(lái)的第一束光，自此結(jié)束了宇宙的“黑暗時(shí)代”，進(jìn)入了被稱為“宇宙黎明”的時(shí)期。

目前，還沒(méi)有任何探測(cè)器觀測(cè)到宇宙的“黑暗時(shí)代”。在黑暗中漂浮著的中性氫會(huì)釋放出一種非常特殊的輻射，精確地發(fā)射出波長(zhǎng)2.1厘米的光。這些輻射一直在宇宙中飄蕩，在130億年后的今天，它的波長(zhǎng)已經(jīng)紅移到了2米左右。

這種波處于無(wú)線電頻譜中，這意味著任何探測(cè)這種輻射的嘗試都會(huì)被來(lái)自地面的無(wú)線電干擾所淹沒(méi)，而“黑暗時(shí)代無(wú)線電探索者”(DARE)承擔(dān)起了探測(cè)宇宙“黑暗時(shí)代”的重?fù)?dān)。

DARE目前處于設(shè)計(jì)階段，支持者希望在未來(lái)幾年的某個(gè)時(shí)候發(fā)射。這個(gè)探測(cè)器的運(yùn)行位置將是獨(dú)一無(wú)二的：它將環(huán)繞月球運(yùn)行，因?yàn)樵虑虻倪h(yuǎn)端是太陽(yáng)系內(nèi)已知的唯一沒(méi)有人為無(wú)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(shí)代”的絕佳之處。

空間望遠(yuǎn)鏡好像人類的眼睛，人類能看多遠(yuǎn)，取決于望遠(yuǎn)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。(劉霞)