下一個10年項目選拔到來之際 美國科學界發現自己沒錢了

（圖片來源於Nature）

每隔10年，美國天文學界就會為接下來的10年設定研究重點。目前，選擇本世紀20年代重點項目的程序剛剛開始。今年7月，美國國家科學院(NAS)發起了第7次10年天文觀測(Astro2020)活動，呼籲業內為未來的望遠鏡和太空任務踴躍提出建議。在未來1年中，這些建議將在公開會議上收集、評估和討論。項目排名將於2021年公布。在資金允許的情況下，優先項目將在未來幾十年內建立起來。

一直以來，為期2年的討論程序被視為達成共識的黃金標準——從地球科學到固體物理學，許多其他領域都採用了這一標準。但隨著天文學進入「大科學」時代，部分科學家認為，這套沿用了幾十年的撥款程序，需要重新討論和修改。

當前，科學給人帶來的興奮程度前所偉業。人們知道類地行星正圍繞其他恆星運行，宇宙學家正在具化「暗物質」和「暗能量」。得益於智利的阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)和路易斯安那州的激光干涉儀引力波天文台(LIGO)等設施，人類對宇宙的觀測進入了全新領域。

但問題也隨之而來。但凡能夠探索這些前沿領域的大型設施，無一不需耗資數十億美元，且設計、建造和運營還需數十年時間。例如，ALMA於1990年提出，2013年才投入使用;韋伯太空望遠鏡(JWST)於2000年獲得批准，預計到2021年才能發射;2010年立項的智利大型天氣觀測望遠鏡，將在2023年開始繪製天空。換句話說，下個10年的重點項目，要到2030年才能看到曙光。

因此，美國科學界面臨著一項艱巨的任務。每一代的設施都變得越來越昂貴和難以建造，運營成本越來越高。與此同時，自上世紀90年代以來，美國國家科學基金會(NSF)和美國國家航空航天局(NASA)的研究預算基本持平。因此，可以同時進行項目越來越少。

人們之前已經做出了艱難的決定，關閉雖老舊，但仍在運作的哈勃望遠鏡。然而事實證明，省下哈勃望遠鏡的維護費用，也不足以添補新望遠鏡的虧空。隨著更多的大項目上線，這些壓力只會變得更大。

與此同時，國際競爭正越來越激烈。歐洲航天局已經規劃好了到2044年的項目，其中包括一個先進的太空X射線觀測器;歐洲南方天文台已經為其位於智利的超大望遠鏡(ELT)提供了充足的資金。從20年代中期開始，它直徑39米的鏡面將會收集到10倍於今天最大光學望遠鏡的光。同一時期，2016年，我國在貴州省建造了世界上最大的射電望遠鏡，並計劃發射一架可與哈勃太空望遠鏡匹敵的望遠鏡。

如果不搭別人的便車，美國科學家在2030年將缺少類似設備，進入面臨一個無法接受的兩難境地:要麼支持現有的項目，放棄美國在先進領域的領導地位，要麼放棄對現有研究領域的資助，轉而支持一些世界領先的設施。

太空活動高昂的費用一直由聯邦政府負擔，JWST的總賬單已經超過了90億美元，擬議中的廣角紅外巡天望遠鏡(WFIRST)將耗資至少30億美元，該望遠鏡將用於探測本世紀20年代末發射的系外行星和暗能量。

但是，這2個項目都因成本問題而飽受批評。今年2月，美國總統特朗普(Donald Trump)曾提議取消後一個項目，儘管國會還是批准了對該仙姑的資金支持。此外，即將上任的NASA局長布里登斯汀(Jim Bridenstine)質疑任何大型科學任務的必要性。他在5月6日表示:「如果我們能夠利用多顆衛星完成較小的任務，那麼其中任何一顆衛星的運行時間都不會超過10年，不僅是現在，以後也是如此。」

其實考慮到通貨膨脹，JWST的成本與哈勃望遠鏡相當：1990年的30億美元相當於今天的90億美元。即便是在2014年的撥款高峰期，JWST也只消耗了NASA 176億美元總預算的不到4%，幾乎相當於當年NASA科學預算的13%。

即便如此，已經在實施的大型項目的成本仍在侵蝕著現有預算，這個問題在國家科學基金會尤其嚴重。在那裡，地面設施的資金和運營成本來自不同的賬戶。美國國家科學基金會每次設立建造新望遠鏡的項目時，運行成本必須從現有設施維護和研究經費中摳出來。其他由國家自然科學基金會資助的領域，如生態學，也面臨著同樣的挑戰。

另外還要考慮到，國家科學基金會能拿得出錢，還是建立在封存舊設備，預算會增加的基礎上的。例如，位於亞利桑那州南部的McMath Pierce太陽望遠鏡，馬上將成為Kitt山頂遊客中心的一部分。

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