美国宇航局太空望远镜的黄金时代即将结束?

白宫连续第二年试图取消美国宇航局最重要的天体物理项目之一,即广域红外巡天望远镜

美国宇航局广域红外巡天望远镜的艺术家渲染图,该望远镜被列为美国宇航局在 2020 年代天体物理学的最高优先事项之一。

耗资 89 亿美元的詹姆斯·韦伯太空望远镜可能是美国宇航局在一段时间内发射的最后一个大型天文台。

白宫提出的 2020 年预算取消了广域红外巡天望远镜 (WFIRST),这是一项耗资 32 亿美元的太空任务,被认为是 2020 年代及以后天体物理研究的关键。

专家表示,该预算在未来几年内将美国宇航局的天体物理资金保持在如此低的水平,以至于该机构在可预见的未来将无法开发另一个雄心勃勃的大型“旗舰”天文台。


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普林斯顿大学理论天体物理学家、WFIRST 科学团队的联合主席大卫·斯珀格尔说:“如果该预算真的是预算,那么未来就不会有旗舰项目了。”

美国宇航局天体物理部门负责人(2007 年至 2011 年)乔恩·莫尔斯说:“我们将拥有 JWST——一个出色的天文台——仅此而已。” 他现在担任 BoldlyGo Institute 的首席执行官,这是一个致力于开发太空科学任务的非营利组织。

JWST 被誉为美国宇航局标志性的哈勃太空望远镜的继任者,目前计划在多次延误和重大成本超支后于 2021 年 5 月发射升空。

天体物理学的黯淡预算

白宫上周公布的 2020 年联邦预算提案向美国宇航局拨款 210 亿美元,比该航天局今年的拨款少约 5 亿美元。

该机构的科学资金受到的打击尤其严重,从今年的 69 亿美元降至 2020 年的 63 亿美元。大部分降幅来自天体物理学,该领域从 11.9 亿美元降至 8.45 亿美元。(这不包括明年分配给 JWST 的 3.53 亿美元,它有自己的资金线。)

在拟议的“未来几年”中,天体物理学的资金保持相对稳定,在 2021 年至 2024 年之间,从 9.02 亿美元到 9.65 亿美元不等。

莫尔斯说,这笔钱远远不够维持一个包括小型、中型和旗舰任务在内的多元化和平衡的研究组合。

他告诉 Space.com 说:“根据设计,在此预算要求中,你无法将一个数十亿美元的天文台纳入剩余预算中。这就是他们取消 WFIRST 的原因——他们拿走了钱。没有钱来执行一项在七八年内耗资 30 亿美元的任务。”

莫尔斯说,恢复旗舰能力至少需要将 2020 年的天体物理预算增加 4 亿美元——这是取消 WFIRST “节省”的金额。

强大的太空天文台

WFIRST 在2010 年天文学/天体物理学十年调查中被列为最高优先的大型太空任务。十年调查由美国国家科学院每 10 年汇编一次,作为美国宇航局等政府机构的研究路线图;他们的建议通常会被采纳。

斯珀格尔说,WFIRST 仍处于预算范围内,并按计划在 2024 年发射。该天文台的主镜宽 7.9 英尺(2.4 米),与哈勃相同。但 WFIRST 的视野将比哈勃大 100 倍。

WFIRST 将有两个科学仪器,这将使该天文台能够进行各种开创性的天文研究。例如,天文学家将使用 WFIRST 来描述暗能量——宇宙加速膨胀背后的神秘力量——这是前所未有的,发现数千颗系外行星,并直接拍摄一些外星世界的图像。

莫尔斯说,广泛巡天的 WFIRST 也是专门为配合 JWST 而设计的,后者将更深入地研究更狭窄的天空区域。

他补充说,因此,取消 WFIRST 将对天文学、天体物理学和整个科学事业造成严重打击。斯珀格尔和莫尔斯都表示,WFIRST 被取消似乎预示着我们不再建造大型大胆的太空望远镜,这将威胁到美国作为太空科学领导者的地位。

斯珀格尔告诉 Space.com 说:“如果我们停止建造天体物理学的旗舰项目,我们就停止领先。”

这是因为旗舰项目往往非常高效且具有影响力。想想 1990 年 4 月发射到地球轨道的哈勃望远镜。那架著名的太空望远镜的贡献不胜枚举,其中包括帮助天文学家发现暗能量,并以有史以来最美丽的宇宙照片将宇宙的美丽和神秘带给世界各地的普通民众。

哈勃望远镜仍然运行良好,但最近出现了一些老化迹象。美国宇航局的另一个正在运行的旗舰级太空望远镜钱德拉 X 射线天文台也已老旧;它于 1999 年发射。

每个人都希望 JWST 在未来许多年里进行伟大的科学研究。但在这方面没有任何保证,而且在 JWST 于 2021 年发射后,旗舰项目储备匮乏,这对于斯珀格尔和莫尔斯来说都是令人沮丧的前景。

莫尔斯援引了目前高能物理领域的例子作为警示。

上世纪 90 年代,美国有机会通过在德克萨斯州建造超导超级对撞机 (SSC) 来巩固其未来几十年在粒子物理学领域的领导地位。但是该项目的资金被撤回,欧洲最终在 2010 年随着大型强子对撞机的完成而接过了这一重任(虽然功能非常强大,但比 SSC 原本的规模小得多,功能也弱得多)。

莫尔斯说:“在发射 JWST 之后,我们是否会在天体物理学领域走到这一步?”

并非一成不变

但是 WFIRST 以及可能紧随其后的未来旗舰项目仍然有希望。毕竟,2020 年的联邦预算要求只是一项要求。已颁布的预算必须获得国会批准,而国会之前曾支持过 WFIRST。

事实上,白宫也在其 2019 年的预算要求中削减了该任务,但国会介入并恢复了资金。

斯珀格尔和莫尔斯都希望看到历史重演。

斯珀格尔说:“国会对天体物理学有强烈的跨党派支持。我希望这些对天体物理学的削减将被推翻。”

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Mike Wall has been writing for Space.com since 2010. His book about the search for alien life, “Out There,” was published on Nov. 13, 2018. Before becoming a science writer, Michael worked as a herpetologist and wildlife biologist. He has a Ph.D. in evolutionary biology from the University of Sydney, Australia, a bachelor’s degree from the University of Arizona, and a graduate certificate in science writing from the University of California, Santa Cruz.

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