美宇航局暗能量探測面臨成本危機 航天局嚴格評估下一個大型空間天文觀測站計劃

廣角紅外巡天望遠鏡 圖片來源：NASA GSFC/CI Lab

美國宇航局（NASA）下一個重要太空天文台在2025年發射後，其目的旨在解決天文學領域一些最大的問題，其中包括系外行星看起來像什麼以及暗能量如何驅動宇宙膨脹等問題。但該項目的成本正在猛向上躥，NASA經理人正在設法控制預算。

廣角紅外巡天望遠鏡（WFIRST）自從近10年前被提出之後，其視野範圍和複雜程度已進一步提升，同時其價格也已經從2010年的16億美元增加到目前的32億美元（相當於2010年的24億美元預算額）。這引起了NASA的注意，該機構在今年4月委託一個獨立空間專家團隊對此進行評估。相關評估報告將在接下來幾個月產生結果。

總體而言，NASA希望避免WRIRST走詹姆斯·韋伯望遠鏡（JWST）的老路，JWST是哈勃望遠鏡的繼任者，計劃在2018年發射。該項目的成本從2000年初期的10億美元一路飆升到88億美元，幾乎耗盡了NASA的天文物理預算額。

WFIRST評估旨在規避這種災難。「現在是分析該任務規模和範圍的好時機。」NASA天文學理學部原主任、美國紐約市非盈利空間探索組織BoldlyGo（大膽走）研究所首席執行官Jon Morse說，「沒人希望這個設備的成本翻一番。」

WFIRST是2010年天文學和天體物理學領域未來10年調查項目中的頂級大規模空間任務，這是研究人員規劃的未來10年優先開展的項目名單。隨後，國家偵查局給了NASA一個直徑2.4米的望遠鏡鏡面，以此替換WFIRST計劃使用的直徑1.5的鏡面，從此NASA開始了它的遠大夢想。更大的鏡面讓NASA可以在其上安裝一個日冕儀，該設備可通過阻止它圍繞其運行的恆星的光來研究系外行星。

NASA還做了另一個設計上的改變以匹配更大的鏡面。它還考慮添加一個「遮星物」——像傘一樣自由漂移的探測器，它可以沿著WFIRST飛行，同時阻擋足夠的光線讓該望遠鏡探測類地行星。

WFIRST的核心是一個巨大的相機，其上裝載了18個探測器，每個都能拍攝16兆像素的圖像，使其視域相當於哈勃望遠鏡的200倍。「當擁有如此巨大的視域時，你將能夠解決用哈勃望遠鏡或韋伯望遠鏡所不可能解決的問題。」馬里蘭州戈達徳太空飛行中心WFIRST項目科學家Jeffrey Kruk說。

這包括測量宇宙如何隨時間發展而演變，這將有助於了解暗能量的本質。WFIRST的數據還能補充21世紀20年代初即將上線的若干其他暗能量探測器的觀測，那些探測器中包括諸如歐洲空間局的歐幾里得探針，賓夕法尼亞州匹茲堡卡內基·梅隆大學天體物理學家Rachel Mandelbaum說。

WFIRST的系外行星研究將包括直接在銀河系中心的恆星範圍內狩獵行星，並用日冕儀直接對其他行星成像。日冕儀旨在驗證未來任務的技術，但也能夠拍攝海王星大小的行星。「我們真的希望和期待在系外行星科學領域帶來革命。」日冕儀團隊負責人、新澤西州普林斯頓大學技術專家和工程師Jeremy Kasdin說。

然而，實現所有這些目標卻僅有如此多的資金。去年8月，對NASA的2010年10年優先發展目標進展進行評估後發現，WFIRST存在成本劇烈增加的風險。該評估引用了日冕儀（另一個不同的專家組評估認為其成本在3.5億美元左右）的成本和設計變化，這可能會另外需要5.5億美元。

華盛頓特區NASA總部該任務項目主任John Gagosian表示，新研究將幫助NASA評估如何在保留儘可能多的WFIRST科學性能的同時，儘可能地使其成本控制在預算範圍之內。但他認為，「若以目前的任務範圍和要求（包括日冕儀）來看，用32億美元或更少資金完成項目」並不合理。

一個可能的削減是去掉日冕儀，或是縮減其性能。其他的還包括減少廣角相機上的探測器數量，或者是減少進行暗能量研究的時間。

這些「勒緊腰帶」的做法是否能讓WFIRST的成本保持在32億美元以內仍未可知。另一個同比節省資金的方法是延長該項目的壽命，Kruk說，但這將會增加整體成本。如果在2025年之後發射，將會使其錯過與JWST在時間上交疊觀察以尋找罕見天體的機會。

WFIRST的下一個主要里程碑將會在評估專家組遞交其建議後到來。今年年底或明年年初，該項目經理人將要決定他們可能需要裁剪掉探測器的哪一部分，從而使整個項目生存下來。（晉楠編譯）

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