哈勃以外，即將到來(lái)的又一雙太空之眼，它是誰(shuí)？

繼哈勃之后：這臺(tái)加拿大望遠(yuǎn)鏡可以填補(bǔ)未來(lái)的“紫外線空白”

CASTOR 團(tuán)隊(duì)很快將尋求資金支持，為2029 年計(jì)劃中的發(fā)射做準(zhǔn)備。

加拿大 CASTOR 望遠(yuǎn)鏡（即用于光學(xué)和紫外線研究的宇宙學(xué)高級(jí)巡天望遠(yuǎn)鏡）的設(shè)計(jì)圖。

(圖片來(lái)源：CASTOR 團(tuán)隊(duì)）

從地球表面看不到紫外線宇宙，我們所看到的大部分都來(lái)自一個(gè)軌道天文臺(tái)，而這個(gè)天文臺(tái)可能在短短幾年內(nèi)就會(huì)退役。

哈勃太空望遠(yuǎn)鏡狀況依舊良好，可能會(huì)持續(xù)到 2030 年代，但是它正逐漸被拖回地球大氣層。自 2009 年以來(lái)，即國(guó)家航空航天局（NASA）航天飛機(jī)艦隊(duì)退役前兩年，還沒(méi)有任何航天器能夠造訪哈勃。目前已有再次翻新哈勃的早期計(jì)劃，可能會(huì)使用 SpaceX 的 "龍 "運(yùn)載火箭。但與此同時(shí)，哈勃最終的退役可能會(huì)留下一個(gè)巨大的缺口。

哈勃視力敏銳，具備紫外線視野。地球的大氣層阻擋了大部分紫外線，因此需要一臺(tái)太空望遠(yuǎn)鏡，才能真正觀測(cè)到天文學(xué)家想通過(guò)這些波長(zhǎng)觀測(cè)的年輕、炙熱的恒星--或是正在成長(zhǎng)的黑洞，又或是深空中的爆炸。(現(xiàn)在在航天器上也有其他的紫外線望遠(yuǎn)鏡，但它們的任務(wù)往往很有局限，不像哈勃那樣可以橫跨整個(gè)宇宙）。

因此，一個(gè)由 100 名天文學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，現(xiàn)在是時(shí)候?yàn)?2029 年飛行的新型紫外線望遠(yuǎn)鏡提供資金了。設(shè)計(jì)已就緒，國(guó)際合作伙伴和工業(yè)合作伙伴也已排好隊(duì)。但是，加拿大政府必須承諾為CASTOR望遠(yuǎn)鏡下一階段的實(shí)施提供資金支持，加拿大天文學(xué)界在 2020 年 12 月發(fā)布的上一份規(guī)劃報(bào)告中將此視為重中之重。

加拿大天文學(xué)會(huì)（CACSA）主席、安大略西部大學(xué)（Western University）天體物理學(xué)家薩拉-加拉格爾（Sarah Gallagher）說(shuō)：“哈勃已經(jīng)快 30 歲了，它是一個(gè)了不起的主力，但它不會(huì)永遠(yuǎn)存在?！?/p>

加拉格爾告訴太空網(wǎng)，“基于我們所做的所有工作，我們現(xiàn)在的處境真的很好，我們選擇量身定制要求，使其真正適合這個(gè)利基市場(chǎng)。從科學(xué)角度來(lái)說(shuō)，這著實(shí)令人興奮。”

CASTOR 是 "用于光學(xué)和紫外線研究的宇宙學(xué)高級(jí)巡天望遠(yuǎn)鏡"（Cosmological Advanced Survey Telescope for Optical and UV Research）的縮寫。計(jì)劃中的這個(gè) 3 英尺寬（1 米）的天文臺(tái)是新一代望遠(yuǎn)鏡的一部分，它將大量功能裝進(jìn)一個(gè)小包裝中。只需花費(fèi)約 3.5 億美元（4.8 億加元）--大約相當(dāng)于哈勃望遠(yuǎn)鏡的年平均成本，還不包括五次航天飛機(jī)維修任務(wù)。(根據(jù)國(guó)家航空航天局（NASA）上個(gè)月更新的數(shù)據(jù)，哈勃望遠(yuǎn)鏡自 1977 年開始研發(fā)以來(lái)，按定值美元計(jì)算，總成本約為 160 億美元）。

加拿大天文學(xué)家希望領(lǐng)導(dǎo)這架預(yù)計(jì)飛行高度約為 500 英里（800 公里）的地球軌道望遠(yuǎn)鏡，其高度是國(guó)際空間站（ISS）的兩倍。加拿大將承擔(dān)大約 60% 的費(fèi)用（3 億加元），其余部分將由國(guó)際合作伙伴提供?；裟犴f爾（Honeywell）、ABB 和麥哲倫（Magellan）等加拿大大公司或分公司已準(zhǔn)備好在接到要求時(shí)開始工作。英國(guó)航天局、國(guó)家航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室以及、西班牙、以色列等國(guó)的航天部門都希望參與其中，發(fā)射臺(tái)可能設(shè)在印度或韓國(guó)。

哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在地球軌道上盤旋的圖像。(圖片來(lái)源：國(guó)家航空航天局）

加拿大議會(huì)目前正在制定將于春季公布的 2024 年度預(yù)算，目前議會(huì)正在審議是否進(jìn)行資助。CASTOR 團(tuán)隊(duì)在 8 月份提交的一份預(yù)算前文件中稱，這項(xiàng)任務(wù)將 "鞏固加拿大在天文學(xué)領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)地位"，并使加拿大在數(shù)十年的研究和對(duì)其他重大努力的貢獻(xiàn)之后，終于第一次領(lǐng)導(dǎo)了一個(gè)國(guó)際天文學(xué)項(xiàng)目。這也是一個(gè)龐大的研究團(tuán)隊(duì)：加拿大航天局（CSA）、加拿大國(guó)家研究委員會(huì)、加拿大天文學(xué)會(huì)以及該國(guó)多所大學(xué)代表都參與其中。

順便提一句，加拿大是一個(gè)以精明著稱的國(guó)家，全國(guó)僅 4000 萬(wàn)人口，用著有限的稅款在太空下注。自 1984 年以來(lái)，Canadarm 機(jī)械臂系列已經(jīng)為加拿大贏得了宇航員席位；僅 2023 年一年，國(guó)家航空航天局就因此承諾，會(huì)將加拿大航天局宇航員杰里米-漢森（Jeremy Hansen）送上月球執(zhí)行阿耳特彌斯 2 號(hào)任務(wù)，同時(shí)還承諾為加拿大航天局宇航員詹妮-吉本斯（Jenni Gibbons）提供后備資金。CSA 的宇航員喬希-庫(kù)特拉克（Josh Kutryk）也將于 2025 年飛往國(guó)際空間站。

哈勃太空望遠(yuǎn)鏡研究了兩個(gè)引人注目的行星狀星云：蝴蝶星云和另一個(gè)類似寶石蟲的星云。(圖片來(lái)源：NASA、ESA 和 J. Kastner（RIT）

今年還發(fā)布了一系列其他太空公告。其中包括承諾更新加拿大的發(fā)射規(guī)則，以支持商業(yè)火箭。加拿大還承諾會(huì)提供資金，延長(zhǎng)和更新雷達(dá)衛(wèi)星地球觀測(cè)系列，該系列長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)軍事和氣候變化觀測(cè)至關(guān)重要。加拿大甚至承諾將提供新的 "月球多功能車"，以支持阿耳特彌斯計(jì)劃的登月宇航員，并繼續(xù)資助將于 2026 年發(fā)射的小型漫游車。(該漫游車的科學(xué)團(tuán)隊(duì)由西部大學(xué)教授戈登-奧辛斯基（Gordon Osinski）領(lǐng)導(dǎo)，他經(jīng)常為國(guó)家航空航天局（NASA）和航天局（CSA）的宇航員講授地質(zhì)學(xué)知識(shí)，一些宇航員還和他一起前往地球上的偏遠(yuǎn)地區(qū)探險(xiǎn)）。

雖然 CASTOR 的反射鏡比哈勃小，但探測(cè)器可以用光學(xué)和紫外線觀測(cè)到更廣闊的天空。例如，在紫外線下立刻觀測(cè)到大片天空，將使天文學(xué)家能夠關(guān)注宇宙中迅速變化的部分：“這些通常都是非常令人興奮的，比如物質(zhì)爆炸。我們喜歡宇宙爆炸。”加拉格爾說(shuō)，“快速探測(cè)到這種爆炸能使強(qiáng)大的地面儀器（如尋找引力波的 LIGO）跟進(jìn)這些發(fā)現(xiàn)?！?/p>

此外，在大范圍內(nèi)研究紫外線波長(zhǎng)還能使 CASTOR 與天文學(xué)家正在進(jìn)行的另外兩項(xiàng)大范圍任務(wù)相輔相成。航天局的歐幾里德望遠(yuǎn)鏡于今年 7 月發(fā)射升空，目前已經(jīng)開始提供光學(xué)和近紅外圖像。2027 年，宇航局尋找紅外線的南希-格蕾絲-羅曼太空望遠(yuǎn)鏡將跟隨歐幾里得到達(dá)拉格朗日點(diǎn) 2。這是一個(gè)引力穩(wěn)定的軌道，距離我們一百萬(wàn)英里（150 萬(wàn)公里），位于太陽(yáng)的另一側(cè)?！?/p>

加拉格爾表示，如果這三臺(tái)望遠(yuǎn)鏡能夠在2029年歐幾里得的主要任務(wù)到期之前實(shí)時(shí)合作，那將是最理想的——當(dāng)然，如果需要的話，CASTOR可以在事后跟進(jìn)歐幾里得的工作。

她還說(shuō)道：“CASTOR、歐幾里得和羅曼望遠(yuǎn)鏡的美妙之處在于，它們分別聚焦于不同部分、不同顏色，因此將它們?nèi)呓Y(jié)合在一起，效果會(huì)更好，因?yàn)槟隳塬@得更多的信息?！彼€表示："紫外線視圖將提供關(guān)于星系種群（老恒星與年輕恒星）或由黑洞驅(qū)動(dòng)的類星體來(lái)源的額外信息?！?/p>

加拉格爾繼續(xù)說(shuō)道：“我尤為感興趣的是，這些物體會(huì)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生變化。因此，如果回到過(guò)去，一遍又一遍地重訪，看到它們變得稍亮一些......就可以發(fā)現(xiàn)它們是如何隨著顏色的變化而變化的。這可以讓你了解為黑洞提供營(yíng)養(yǎng)的系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)?！?/p>

第 0 階段，即望遠(yuǎn)鏡的任務(wù)分析和確定階段，已于 7 月份完成，CASTOR 團(tuán)隊(duì)一直忙于為其提交預(yù)算收集支持。他們咨詢了多國(guó)會(huì)議員。13 所不同大學(xué)的研究院副院長(zhǎng)以及加拿大物理學(xué)家協(xié)會(huì)都發(fā)來(lái)了支持信。加拉格爾本人在今年秋天舉行的年度太空會(huì)議上會(huì)見了加拿大各地的代表，繼續(xù)討論資金問(wèn)題。

電磁頻譜圖。(圖片來(lái)源：蓋蒂圖片社）

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加拉格爾說(shuō)，“這是一個(gè)經(jīng)過(guò)充分研究的項(xiàng)目。很多技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)都已消除。這一科學(xué)案例十分令人興奮。這就是為什么我們能夠讓這些合作伙伴加入進(jìn)來(lái)?！辈贿^(guò)她也承認(rèn)，還不能保證一定能為此研究獲得資金。

“老實(shí)說(shuō)，與我們交談過(guò)的每個(gè)人都對(duì)此感到十分興奮。不過(guò)這也是一個(gè)艱難的預(yù)算周期，我們意識(shí)到還有很多重要的事情要優(yōu)先完成。但我認(rèn)為，加拿大確實(shí)能在這項(xiàng)研究中成為令人興奮的世界級(jí)任務(wù)的領(lǐng)導(dǎo)者，有可能在所有不同領(lǐng)域培養(yǎng)和激勵(lì)下一代，這真的是太棒了?！?/p>

BY: Elizabeth Howell

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