美国宇航局正在布局下一个大型旗舰太空望远镜

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艺术家再现的未来太空望远镜上使用的星罩。这个例子显示了拟议的宜居系外行星天文台（HabEx）。2020年天体物理学十年调查决定将其元素与大型紫外光学红外测量仪（LUVOIR）结合起来，用于新的旗舰望远镜，该望远镜现在被称为宜居世界天文台（HWO）。资料来源：美国宇航局

美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）只运行了一年多，但这并没有阻止世界上最大的航天机构讨论下一个大型太空望远镜，该望远镜可能在未来某个时候成为JWST的继任者。进入宜居世界天文台（HWO），这是在美国国家科学院2020年天文学和天体物理学十年调查（Astro2020）期间首次被提议作为NASA的下一个旗舰天体物理学任务。

虽然其潜在的技术能力包括研究系外行星，恒星，星系以及地球以外的无数其他天体，但在HWO以令人惊叹的图像和新数据集让科学家和公众惊叹之前，还有很长的路要走。

“在我们设计任务之前，我们需要尽可能多地开发关键技术，”加州理工学院天文学教授和美国宇航局喷气推进实验室（JPL）高级研究科学家Dimitri Mawet博士说。“我们正处于技术成熟的火箭级。这个想法是进一步推进技术，使宜居世界天文台能够提供其革命性的科学，同时最大限度地降低成本超支的风险。

Mawet博士是被选为HWO技术评估小组（TAG）成员的56人之一，该小组计划于2023年10月31日至11月2日在华盛顿特区举行首次会议。作为这些会议的一部分，作为NASA“大天文台成熟计划”（GOMAP）的一部分，个人将被组织成两组：科学，技术，架构审查小组（START）和技术评估小组（TAG）（两个团队的完整成员名单可在此处获得）。虽然START将专注于HWO的科学目标，但TAG将专注于HWO的设计和满足设计要求的必要技术。

“十年调查建议这项任务作为其重中之重，因为它对天体物理学具有变革能力，以及它能够理解我们自己之外的整个太阳系，”菲奥娜哈里森博士说，他是Astro2020十年报告委员会的联合主席，也是哈罗德·罗森物理学教授和肯特和乔伊斯·克雷萨物理学部领导主席， 数学和天文学，都在加州理工学院。

目前，试图识别系外行星上的生物特征仅限于使用光谱学研究它们的大气层，这种方法涉及分析光以识别可能存在的任何气体。分析系外行星大气的一个关键方面是阻挡来自系外行星母星的巨大眩光，只留下微弱的星光，反射附近系外行星的大气层。这种对星光的阻挡是通过两种主要方式之一进行的：日冕仪和星影。

日冕仪最初由法国天文学家Bernard Lyot博士于1939年发明，用于研究我们的太阳，日冕仪位于望远镜内部，通过一个多步骤的过程阻挡星光，包括面罩，垫圈（也称为Lyot停止）和特殊镜子，所有这些都协同工作，首先减少进入望远镜的大量星光，最后揭示隐藏在恒星眩光中的系外行星。然后，天文学家可以使用光谱学来分析来自这些系外行星的光，以识别各自大气中的气体。

目前，美国宇航局的哈勃太空望远镜和JWST是唯一使用日冕仪研究系外行星的太空望远镜，以及几种地面望远镜，包括欧洲南方天文台（ESO）的甚大望远镜（VLT），双子座行星成像仪和位于夏威夷凯克天文台的望远镜。展望未来，美国宇航局即将推出的南希·格雷斯罗马太空望远镜（通常简称为罗马太空望远镜）计划使用一种称为日冕仪（CGI）的先进日冕仪对气态系外行星进行成像，罗曼计划在2027年的某个时候在SpaceX Falcon Heavy上发射。

如果日冕仪位于望远镜内部，则星罩是其外部对应物。虽然目前没有使用星罩的太空望远镜，但由NASA设计和建造的开发模型将与未来的太空望远镜分离，并在它前面展开一定距离，就像字面上的阴影一样阻挡来自遥远恒星的星光，目的是揭示轨道上的系外行星。虽然星罩方法提供了无数的工程挑战，包括在太空望远镜前方的正确距离正确展开和部署，但科学家们假设它的简单性和多功能性能够用于科学，而不是狩猎系外行星可能使其成为未来太空望远镜的理想补充。

“我们估计仅在我们银河系的宜居带就有多达数十亿颗地球大小的行星，”美国宇航局喷气推进实验室NASA系外行星探索计划的首席技术专家Nick Siegler博士说。“我们希望探测这些系外行星的大气层，以寻找氧气，甲烷，水蒸气和其他可能预示生命存在的化学物质。我们不会看到小绿人，而是这些关键化学物质的光谱特征，或者我们所说的生物特征。

Siegler博士指出，NASA已经为HWO选择了日冕仪路径，正如其在即将到来的罗马太空望远镜上的潜在用途所表明的那样。根据十年调查，HWO计划在20世纪30年代末或2040年代初的某个时候发射，观测时间计划在研究系外行星和共同天体物理学之间分配。

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原标题：《美国宇航局正在布局下一个大型旗舰太空望远镜》

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