如果你想建造一个太空望远镜来观察另一颗地球围绕另一颗恒星运行——用卡尔·萨根的话来说，另一个可以寻找生命迹象的“暗淡蓝点”——这样的望远镜会有多大、多昂贵？就在十年前，答案归结为“太大”和“太贵”，这导致美国宇航局和其他航天机构推迟了至少一代人建造巨型、耗费巨额预算的天文台，以拍摄地球可能的宇宙替身的计划。然而，现在，一个由私人资助的研究机构组成的联盟正在提供一个明显不同的结论。该项目的规划者表示，只需不到 5000 万美元，一个足够小可以装入小型汽车后备箱的望远镜就可以在本十年末发射，执行拍摄另一颗类地行星的具有历史意义的任务。他们将该计划称为“蓝色计划”。
根据美国宇航局天体物理项目前负责人、目前名为BoldlyGo研究所的研究机构首席执行官乔恩·莫尔斯（Jon Morse）的说法，目前的技术进步使该计划切实可行。“无论是在航天器性能方面，还是在进入太空的运载火箭的可用性方面，现在都有比 10 年前更多、更低成本的能力，”莫尔斯说。BoldlyGo 已与另一个组织 Mission Centaur 合作，领导“蓝色计划”。
此外，美国宇航局的行星搜寻开普勒任务发现的数千个世界强烈表明，“应该有和恒星一样多的小型行星，如地球，”莫尔斯解释说，这意味着要看到一颗行星，天文学家不需要建造一个可以清晰地窥视整个星系的庞大望远镜。
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只有一个问题。“蓝色计划”拟议的望远镜将有一个仅半米宽的集光镜，如此之小，以至于它只能寻找围绕两颗恒星运行的类地行星：类太阳的半人马座阿尔法星 A 和半人马座阿尔法星 B，它们与红矮星比邻星一起，构成了距我们最近的星系，距离仅 4 光年多一点。比邻星在今年早些时候成为头条新闻，当时天文学家发现了一颗质量与地球相似的行星，它位于一个不太热、不太冷的“宜居带”。唉，这个新发现的世界围绕其小而暗淡的恒星运行得如此之近，以至于使用太空望远镜非常困难。目前还没有人知道是否有任何行星围绕半人马座阿尔法星 A 或 B 运行，但由于这两颗恒星都比比邻星大得多、亮得多，它们的宜居带要远得多，从而使得任何尚未被发现的世界更容易被看到。
马萨诸塞大学洛厄尔分校的天文学家苏普里亚·查克拉巴蒂 (Supriya Chakrabarti) 说：“在寻找另一个地球的过程中，观察最近的类太阳恒星是下一个合乎逻辑的步骤。”他正在为“蓝色计划”开发行星成像技术。“这项任务艰巨，但我们已经有系统地挑选出了我们必须成熟才能做到这一点的技术。”
被光芒所蒙蔽
半人马座阿尔法星周围的宜居行星会比该星系的两颗类太阳恒星都暗大约 100 亿倍。它也会在恒星眩光中游动，这意味着“蓝色计划”的望远镜必须过滤掉大约 100 亿个恒星光子才能收集到一个行星光子。而且半人马座的双星系统为成像带来了额外的挑战，因为任何望远镜都必须处理不是一颗而是两颗附近恒星的眩光。从理论上讲，一种称为日冕仪的阻挡星光装置可以执行这种极端的光学巫术，但实际上，所有日冕仪都倾向于将不需要的星光涓滴泄漏到望远镜的精密传感器中。堵住泄漏的唯一方法是制造一个几乎完美的日冕仪，然后通过可变形的镜子以及望远镜极其精确和稳定的指向，为日冕仪提供一束形状也达到类似完美的星光。在这种神圣的三位一体——高性能日冕仪、可变形镜和仪器稳定性——之间达到无缝协同是如此艰巨，以至于在地球上的实验室中几乎没有实现，甚至从未在太空望远镜上尝试过。
多年来，查克拉巴蒂和他的同事们一直在实验室和轨道之间寻求中间路线，利用美国宇航局的资金，通过小型亚轨道火箭和到达外太空边缘的高空气球，对这些先进的光学技术进行低成本的测试飞行。“蓝色计划”希望筹集的 5000 万美元中，大约一半将用于支持日冕仪系统的进一步开发和测试，其余的将用于建造飞行硬件、预订火箭和执行任务。望远镜设计的最后定稿工作将于 2017 年开始。
这架小型望远镜将在 2019 年或 2020 年发射到近地轨道，将花费两年时间凝视半人马座的两颗恒星，然后堆叠数万张连续图像，以放大任何有希望的点的外观，并通过观察它们围绕各自的恒星旋转来确认它们的行星身份。另一个项目合作伙伴，加利福尼亚州的 SETI 研究所，将处理、存档并公开分发该任务的数据，莫尔斯说。“蓝色计划”还在寻求与美国宇航局以及其他航天机构和科学机构的额外合作。他补充说，感兴趣的人的众筹可以筹集一部分所需资金，尽管大部分可能必须来自富有的捐助者和基金会。
正如其名称所示，“蓝色计划”计划优化其望远镜以研究蓝光中的行星——这种颜色可以很容易地传递是否存在海洋或云层的信息。然而，对半人马座阿尔法星周围的任何世界的大气层或表面进行更深入的研究（可以寻找生命迹象）将不得不等待更大、更昂贵的望远镜的发展。美国宇航局目前正在考虑多个概念，用于建造可以在几十年内发射的此类大型观测站，但这些拟议的望远镜（就像该机构过去几十年评估和放弃的其他望远镜一样）无法保证成为现实。
等待一场革命
尽管美国宇航局在追求大型、雄心勃勃的行星成像太空望远镜方面时断时续，但迄今为止，该机构仍然是支持必要技术发展的主要赞助商。查克拉巴蒂的亚轨道火箭飞行是通过美国宇航局的资助实现的，太空望远镜高性能日冕仪的最新进展也大多如此。“蓝色计划”本身主要基于美国宇航局位于加利福尼亚州艾姆斯研究中心的两位科学家，鲁斯兰·别利科夫（Ruslan Belikov）和爱德华多·本德克（Eduardo Bendek）的工作。尽管他们没有正式隶属于“蓝色计划”，但近年来，他们共同撰写了许多论文，详细介绍了半人马座阿尔法星系统为一个适度的行星成像太空望远镜提供的独特机会。那么，人们可能会想，为什么还需要外部资金。
原因之一是，美国宇航局已经考虑并拒绝了与“蓝色计划”非常相似的项目——别利科夫和本德克在2014 年提出的提案，为稍微复杂一些的以半人马座为重点的望远镜，成本不会超过 1.75 亿美元。本德克说，在美国宇航局，“具有一定技术要求的、高风险、高回报的单一目标[任务]没有明显的定位”。对许多人来说，花费 1.75 亿美元似乎是一个过高的代价，仅仅为了一个承诺仅研究我们星系数十亿颗恒星中的两颗恒星的任务。
对于私营部门来说，这个定位更为明显，尽管没有人有可能很快通过发现外星地球而发财。“蓝色计划”与 BoldlyGo 支持的所有任务一样，旨在加速发现的步伐，”莫尔斯说。“我们正在努力利用替代资源来提高太空新技术飞行的速度。美国宇航局真的有兴趣看到其投资获得回报，因此我们在这里尝试尽快实现这一目标。我们都知道我们需要让一个 [高性能] 日冕仪进入太空。”
当然，不能保证“蓝色计划”将进入轨道，按计划运行或发现任何行星。它可能会因缺乏资金或火箭或机载仪器故障而脱轨。或者被大自然本身所阻止：半人马座的恒星周围可能比我们的太阳周围有更多的散射光尘埃，这可能会阻止小型望远镜看到任何行星。或者可能根本没有行星可看。
一些研究人员说，这样的担忧不应阻止搜索。“这是科学，所以关于我们最近的类太阳邻近恒星的无效结果与积极的结果一样有价值，尽管它们不会产生新闻稿，”亚利桑那大学的天文学家贾里德·马莱斯 (Jared Males) 说，他正在为“蓝色计划”开发图像处理算法。“而且，这项技术测试的日冕仪技术将帮助我们为未来的任务，我们希望在几十年后发射的巨型太空望远镜做好计划。即使我们没有在半人马座阿尔法星周围发现行星，寻找它们也会为我们提供我们在其他附近恒星周围寻找更多行星所需的经验。”
本德克和别利科夫说，这种情况类似于开普勒任务面临的情况。该任务作为美国宇航局的一个长期后备项目，被提议和拒绝了几次，然后在 2009 年最终发射。“人们不断批评开普勒，说它不会奏效，”本德克说。“但最终，如果他们能更支持，任务可能会更早飞行。”今天，其变革性的成果几乎单枪匹马地使对其他恒星轨道上的行星的研究成为天文学最热门的子领域，并已成为美国宇航局未来各种任务数十亿美元计划的基石。
“每个革命性的想法都会引起三个阶段的反应，”别利科夫说，他引用了已故科幻小说作家亚瑟·C·克拉克的名言。“第一阶段是，‘这太疯狂了，永远不会奏效。’第二阶段是，‘也许它会奏效，但不值得做。’第三阶段是，‘我一直认为这是一个很棒的主意。’开普勒现在已经经历了这三个阶段。我相信我们的想法现在处于第二阶段。我们希望达到第三阶段。”