新的一年是制定長(zhǎng)期計(jì)劃的最佳時(shí)機(jī)，而美國(guó)宇航局（NASA）似乎已經(jīng)一頭扎進(jìn)制定計(jì)劃的“深淵”當(dāng)中。12月20日，該局的天體物理學(xué)部門(mén)發(fā)布了未來(lái)空間任務(wù)的愿望清單——對(duì)今后30年，甚至更遠(yuǎn)期進(jìn)行了規(guī)劃。

這份新的“天體物理學(xué)路線圖”值得注意的地方不在于它重申了認(rèn)為科學(xué)家應(yīng)該追求的廣泛而流行的主題，例如“我們是孤獨(dú)的嗎？”“我們?cè)趺磿?huì)在這里？”和“我們的宇宙是怎樣工作的？”而是在于這份由NASA的Chryssa Kouveliotou率隊(duì)完成的報(bào)告，同時(shí)還給出了幫助空間任務(wù)回答這些粗線條問(wèn)題所需的技術(shù)。

通過(guò)把未來(lái)30年分解為10年的增量，這份路線圖指出，未來(lái)10年的“近期”項(xiàng)目都已預(yù)定，例如上周發(fā)射的歐洲空間局的蓋亞空間任務(wù)，以及打算2018年發(fā)射升空的詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡。而在接下來(lái)的10年里，這份報(bào)告列舉了一些橫跨電磁波譜的概念性任務(wù)，例如通過(guò)紅外線和可見(jiàn)光以及X射線，研究自宇宙大爆炸以來(lái)宇宙微波背景極化的一項(xiàng)微波項(xiàng)目。而對(duì)于距今20到30年，這份路線圖的目標(biāo)更為寬泛，其一系列任務(wù)包括類地行星、黑洞、宇宙的黎明以及引力波。

然而這一切并不容易。當(dāng)前的技術(shù)并不適合未來(lái)的任務(wù)需求。在大多數(shù)情況下，這份路線圖指出：“我們構(gòu)建空間望遠(yuǎn)鏡的方法并沒(méi)有比構(gòu)建和測(cè)試地基望遠(yuǎn)鏡以及把它們發(fā)射到太空進(jìn)步多少。”這并不是什么好消息，因?yàn)榕c零重力的空間環(huán)境相比，地基實(shí)驗(yàn)室中的材料和光學(xué)表現(xiàn)與前者要相差很多。研究小組寫(xiě)道：“相反，可以依賴的更大、更棒的空間望遠(yuǎn)鏡的關(guān)鍵在于軌道上的組裝和測(cè)試。”

路線圖提出，一種想法是開(kāi)發(fā)柔性膜，從而可以用來(lái)代替單片鏡面玻璃以收集光線；另一種方法是直接在軌道上利用3D打印制作零件。這樣一臺(tái)打印機(jī)預(yù)計(jì)將于明年飛往國(guó)際空間站，并在太空中開(kāi)展有關(guān)該技術(shù)的第一次測(cè)試。

最終，未來(lái)的空間任務(wù)將可能在很大程度上依賴于干涉法，即多個(gè)望遠(yuǎn)鏡輸入相結(jié)合，從而創(chuàng)造出比任何單一望遠(yuǎn)鏡能產(chǎn)生的更為清晰的圖像。為了在空間實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，工程師將需要制定準(zhǔn)確的方法從而使幾個(gè)航天器相互串聯(lián)，并改善激光測(cè)量水平，以便將來(lái)自不同探測(cè)器的輸入結(jié)合起來(lái)，并生成最終的圖像。路線圖強(qiáng)調(diào)，在未來(lái)20到30年的時(shí)間框架中完成任何任務(wù)都需要在這一領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)巨大的飛躍。

然而研究人員指出，現(xiàn)在NASA是否可以實(shí)現(xiàn)這樣的夢(mèng)想，考慮到其不間斷的資金困境，這一點(diǎn)如今確實(shí)很難說(shuō)。

《中國(guó)科學(xué)報(bào)》(2013-12-23 第2版國(guó)際)