本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
1990年，美国宇航局的旅行者1号宇宙飞船在其飞出太阳系的旅程中短暂地回望，捕捉到了遥远地球的景象。卡尔·萨根称之为“暗淡蓝点”。从超过60亿公里之外，超出冥王星轨道的地方，我们的星球甚至可见，这似乎令人惊叹。但关于这张图像最令人惊叹的事情是，即使从如此遥远的地方，人们也能了解地球。凝视着那个暗淡的蓝点，测量其波动的亮度和颜色，一位聪明的观察者可以辨别出我们的星球有云、海洋、大陆，甚至可能有一个生机勃勃的生物圈。
正如地球在那张标志性图像中那样渺小而微弱，如果从更遥远的星际空间观察，它将更加渺小和微弱，几乎淹没在比太阳亮一百亿倍的光芒中——有点像萤火虫在巨大的探照灯旁飞舞。天文学家已经通过更间接的方式发现了已知的数千颗系外行星中的几乎所有行星，他们观察恒星是否会因看不见的世界的随行而周期性地摆动或变暗。
为了真正区分那些行星萤火虫和它们的恒星探照灯，为了瞥见我们银河系邻域中可能存在的所有暗淡蓝点，你可能需要在太空中建造一个非常庞大且极其昂贵的天文台。然而，如果你愿意冒险，并且只寻找围绕附近恒星的精心挑选样本周围的外星地球，你可能会幸运地使用一个更小巧、更经济实惠的太空望远镜。
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数量级估计表明，一台带有8米镜面的望远镜可以触及一千颗恒星；一台4米的望远镜可能让你观察大约一百颗恒星。两者都仍然牢牢地处于数十亿美元的项目领域。但是，如果定制一台望远镜，专门用于拍摄可能存在于不太热、不太冷的宜居轨道上的类地行星，这些行星位于太阳系最邻近的恒星系统，即双星半人马座α星A和半人马座α星B中，情况又会如何呢？那个太空望远镜需要多大，成本可能多少？答案可能会让你感到惊讶。
根据美国宇航局艾姆斯研究中心（位于加利福尼亚州）的两位研究科学家鲁斯兰·贝利科夫和爱德华多·本德克的说法，一台45公斤重的太空望远镜，配备30至45厘米的镜面，就足以提供半人马座α星A或B宜居带中岩石行星的图像。这比你在Amazon.com上可以买到的一些望远镜还要小，尽管你还不能直接购买现成的行星成像太空天文台。贝利科夫、本德克及其合作者将这个概念称为ACESat——半人马座α星系外行星卫星——并已将其提交给美国宇航局，以响应该机构2014年10月的小型探测器任务提案征集，这些任务的预算上限为1.75亿美元。如果被选中，该任务将准备在2020年底前发射。
正如这对搭档在最近于华盛顿州西雅图举行的美国天文学会会议上背靠背的公开演讲中所解释的那样，ACESat的小尺寸和相对较低的成本在很大程度上是由于一次宇宙意外事件。除了我们自己的太阳之外，半人马座α星A和B是地球天空中最亮的类太阳恒星，这要归功于它们异常靠近我们——相对而言只有一箭之遥，大约4.4光年远。这两颗恒星的亮度也意味着它们所拥有的任何行星也应该相对明亮。根据贝利科夫的说法，半人马座α星系中的一面地球镜子在反射光中将比附近恒星周围的暗淡蓝点的“典型情况”亮大约一百倍。亮度的提升将使半人马座α星宜居带中的世界更容易成像，前提是首先能够以某种方式解释和消除污染的星光。
ACESat将携带一种称为相位感应幅度调制日冕仪的设备，这是一种旨在高效阻挡星光的仪器，以便可以看到伴随行星的微弱得多的光。然而，所有日冕仪都倾向于将少量杂散星光泄漏到望远镜中，而且大多数日冕仪都仅设计为一次消除一颗恒星的光，而不是两颗，例如半人马座α星系统所需的那样。ACESat还将携带一面较小的、计算机控制的可变形镜，以实时校正泄漏，快速改变镜子的形状，使两颗恒星的混合光偏离其行星探测器。即便如此，杂散的恒星光子仍然会泄漏进来，数量足以潜在地掩盖甚至伪装成行星。ACESat解决最后这个挑战的方案本质上是在为期两年的任务中不间断地凝视这两颗恒星，拍摄20,000张20分钟的曝光照片，然后可以使用图像处理软件将这些照片组合起来并去除光子噪声。
“这是一个需要完成的高风险/高回报的任务，”亚利桑那大学图森分校的天体物理学家奥利维尔·盖恩说，他发明了ACESat将使用的日冕仪种类。“如果半人马座α星没有宜居行星，那么这里的科学回报就非常小，但在这种情况下，尝试一下是有意义的，仅仅因为这个系统比其他恒星更容易观察。这有可能成为一个改变游戏规则的因素，而且我们还可以测试我们无论如何都需要用于未来更大任务的技术。”
在他的演示中，贝利科夫展示了ACESat的图像处理技术，展示了虚拟的金星、地球和火星的彩色点如何从数千帧闪烁的模拟星光中缓慢地凝聚在半人马座α星B周围。每个行星在ACESat观测中的五个不同波长上的亮度变化将有助于揭示基本细节，例如每个世界是否拥有大气层，甚至地表是否有液态水。即便如此，ACESat适度的能力也无法探测到明显的生命迹象，例如来自光合植物的氧气，这些氧气充满了地球的空气。“重点是，这是一个探路者，看看半人马座α星周围是否有行星，”贝利科夫说。“然后更大的任务可以轻松地进行后续光谱学研究”，以寻找生命。
一些科学家已经相信我们最近的邻近恒星系统拥有行星。几十年来，理论家们一直怀疑行星很难在双星系统中形成，但观察家们近年来通过发现一个又一个拥有双太阳的世界的例子证明他们是错误的。轨道动力学仍然限制了半人马座α星周围可能存在的事物——在距离地球-太阳距离约2.5倍以外的行星轨道在任何一颗恒星周围都将是不稳定的，而早期的调查已经排除了任何近距离气态巨行星的存在。2012年，一个行星搜寻团队监测半人马座α星B，寻找任何行星引起的摆动，声称该恒星拥有一颗地球质量的世界，其轨道炙热，周期为3天，尽管那个临界探测结果尚未得到其他竞争团队的证实。即使那个世界确实存在，它也太靠近它的恒星，以至于无法被ACESat成像。
美国宇航局戈达德太空飞行中心（位于马里兰州格林贝尔特）的研究科学家肖恩·多马加尔-戈德曼说：“我们已经很幸运拥有紧邻的半人马座α星，但对于像ACESat这样的小型任务来说，要想在那里找到任何东西，我们必须更加幸运。”“我们正在寻找一个像地球一样的世界，它可以孕育一个全球生物圈，我们可以跨星际距离探测到它。那是头奖，你用望远镜观察的每颗恒星实际上都是一次中奖机会。这种仅针对一个恒星系统的任务相当于购买一张彩票的低成本赌注。”
贝利科夫怀疑赔率可能明显高于此，他指出，最近的一些估计表明，大约一半的恒星可能在其宜居带中拥有岩石、潜在的类地行星。“这意味着在这些恒星中的至少一颗周围可能存在类似地球的东西，”贝利科夫说。在他看来，ACESat找到另一个暗淡蓝点的机会“可能高于哥伦布发现美洲的机会。”