爱游戏美国天文学的“十年计划”—新闻—科学网
时间：2024-04-20 22:16:49 已阅读:77次
从今日后约莫20年内，天文学家都将身处一段 革命性的发明时代 。他们将使用新一代的地面以及太空千里镜，研究星系从降生伊始至生命闭幕的演化历程，探访黑洞最初的发源，一瞥宇宙最年青时的情形，网络绕转其他 太阳 的类地行星的冲破性影像。至少 21世纪20年月天文学以及天体物理学发明路径计划 （astro2020）对于将来是如许规划的。
美国国度科学院、项目院以及医学院每一10年会开展一次天文学 十年查询拜访 （Decadal Survey），这已经经是该系列调解第七次发布相干陈诉，陈诉的内容也备受公家期待。其重要方针有两个：一是经由过程摆列研究事变的优先级来促令人们造成对于该范畴将来的共鸣；二是争夺政策制订者的鼎力大举撑持，连续促成美国天文学的成长。后者或许是更主要的方针。根据规划，跟着最新一代千里镜的成立，将回覆有数天文谜题，也将确认外星生命是否存于。 1.新型千里镜的追赶 以往的陈诉每每将最高保举级别保留给一些特定的新型千里镜。这些千里镜的不雅测威力经常局限在电磁波谱中一小部门。为了实现上述两个方针，最新的 十年查询拜访 与这项传统造成了光鲜的对于比。该陈诉于太空工程的最高保举优先级上作出了底子性的改变：由美国航空航天局（NASA）来规划以及履行年夜型的、耗资数十亿美元的 旗舰 天文学工程。该规划被称为 年夜天文台使命以及技能成熟规划 ，规划将于将来10年投资12亿美元，用在撑持多个拟设置装备摆设的举措措施，以此从整体上降低制作以及发射一整套 下一代千里镜 的成本以及危害。而这一整套千里镜的不雅测波段将从红外线贯串到X射线，于超宽的波长规模内协同事情。 鉴在近期NASA于治理工程时呈现的种种掉误，加强对于将来的年夜型天体物理工程的治理显患上尤其要害。韦布空间千里镜（JWST）于履历了一系列近乎灾害性的预算超支（多达数十亿美元）以及使人疾苦的进度延误以后，终究乐成发射。而这仅仅是新世纪到来之后的第一个 十年查询拜访旗舰 工程。于2010年的 十年查询拜访 中，保举优先级最高的南希 格雷丝 罗曼空间千里镜体现更好，但它仍旧遭受了很多价钱昂扬的挫折。天文学家不能不将其发射日期推延到2027年摆布。 于Astro2020中，最高保举优先级工程的首要结果是哈勃空间千里镜的继任者，它的尺寸更年夜，装备也越发繁杂。哈勃空间千里镜自己是NASA于1990年至2003年间发射的四个 年夜天文台 中的第一个。与哈勃同样，其继任者将于光学、红外以及紫外波段运转，但它可能比哈勃这个传奇天文举措措施年夜三倍。哈勃继任者的制作成本估计为110亿美元，规划于本世纪20年月末最先研发，于40年月中期发射。它将拍摄数十颗潜于的宜居系生手星的照片，研究它们的年夜气层从而寻觅生命迹象。它同时也将是年夜量革命性天体物理学研究的主力装备。虽然它今朝尚未一个酷炫的正式名称，但天文学家已经经将其称为 LuvEx 。这个名字来历在它的两位先辈 年夜型紫外/可见光/红外探测卫星（The Large UV/Optical/IR Surveyor，LUVOIR）以及宜居行星成像卫星（Habitable Exoplanet Observatory，HabEx）。 LuvEx以后的短期内，另有别的两台举措措施将碰面世。一台专一在远红外线，另外一台专一在X射线，制作成本都于30亿到50亿美元之间。这两台后续举措措施也对于应了两项先前的建议：于远红外波段事情的发源空间千里镜（Origins Space Telescope）以及山猫X射线千里镜（Lynx X-ray Observatory）。 2.科学成长出路光亮 美国加州理工学院天文学家兼Astro2020引导委员会结合主席菲奥娜 哈里森（Fiona Harrison）于一份声明中说： 这份陈诉为天文学以及天体物理学将来的十年设定了一个大志勃勃、鼓动人心且使人神驰的愿景。于思索怎样计划最富大志的太空战略工程时，咱们可以用多样化的使命组合来寻求富有远见的方针，例如于星河系内相近恒星周围的行星上寻觅生命 同时哄骗富厚的全波段不雅测装备群摸索21世纪的天体物理学前沿。 可想而知，这使患上很多天文学家惊喜若狂。 我以为这是有史以来最明智、可行性最高以及最务实的 十年查询拜访 ， LUVOIR观点的忠厚拥护者以及最活跃的讲话人、夏威夷冒纳凯阿火山凯克天文台的首席科学家约翰 奥马拉（John OMeara）说， 引导委员会大白，咱们必需再次明确怎样推进年夜型使命，实现新的年夜天文台的愿景。他们精彩地论述了怎样于一个不确定的世界中将科学推向好的方面，我但愿NASA以及其他联邦机构可以或许采用这份文件的精力。 咱们正站于发明新黄金时代的门坎上， 美国年夜学天文研究协会（AURA）的科学副主席海迪 哈梅尔（Heidi Ha妹妹el）说， 咱们真的能找到另外一个星球上存于生命的证据吗？这份陈诉名不虚传地为回覆这个问题提供了强无力的路子，咱们可以成为回覆这个问题的一代人！ 美国空间千里镜研究所（STScI）的卓异天文学家马克 波斯特曼（Marc Postman）是年夜型系生手星成像天文台的持久撑持者，他的不雅点稍长一些，但一样布满了高兴： 我此刻惊喜若狂，由于走到昨天这一步是我小我私家15年职业生活生计的飞腾。人们问我为何要于这上面花时间，由于当LuvEx发射时，我虽然颇有可能仍旧身体康健，但必定已经经退休了。我告诉他们，即便我没无机会使用它，以至不克不及看到它发射升空，我城市为此、为它所代表的将来而起劲。按照这份Astro2020陈诉，将来长短常光亮的。这是一项逾越任何个别的、划时代的发起。人类行将真正踏上回覆这一要害问题的征程：咱们于宇宙中是不是孤傲的？ 地外生命摸索千里镜是旗舰级的 年夜天文台 系列中的第一个，而于它与其他相干的年夜宗工程以外，Astro2020还呼吁开展新的 探测级 使命，这种太空工程依然每一10年计划一次，成本上限为15亿美元。此外，还需要投入年夜量资金，提高天文学家及时研究短时标或者暂现天文征象的威力，此中不只需要哄骗光来研究，还包孕哄骗亚原籽粒子以及引力波等多信使手腕。 Astro2020还触及美国的地面工程。这些工程凡是由美国国度科学基金会（NSF）、偶然由美国能源部资助以及治理。于这一种别中，陈诉给此中一项规划最高的排名，它将向下一代年夜型千里镜投资约16亿美元，此中包孕巨型麦哲伦千里镜（GMT）以及三十米千里镜。这16亿美元由NSF资助。这两个伟大的天文台今朝正处在设置装备摆设的初期阶段，预估设置装备摆设总价跨越50亿美元。有了南半球智利拉斯坎帕纳斯（Las Camp����Ϸappanas）山顶的巨型麦哲伦千里镜以及规划位在北半球冒纳凯阿火山或者西班牙加那利群岛（Canary Islands）拉帕尔马山（La Palma）山顶的三十米千里镜，美国天文学家将可以或许经由过程这些极为强盛的 眼睛 看到整个天空肆意位置的更深处。 除了了帮忙这对于双胞胎伟人超过尽头线外，该陈诉还提议NSF以及DOE配合斥资6.6亿美元制作宇宙微波配景第四阶段天文台（CMB-S4）。这是一个可以具体查询拜访年夜爆炸余晖的举措措施。NSF还将出资25亿美元制作下一代甚年夜阵列 （next-generation Very Large Array，ngVLA）。这是一个于射电波段事情的天文台，其敏捷度将比它的前任高10倍。此外，Astro2020强烈撑持进一步进级两个会打开全新的宇宙之窗的工程：激光干预干与引力波天文台（LIGO）以及冰立方中微子天文台（IceCube）。冰立方中微子天文台于南极冰盖上的一立方公里内安插了数千个探测器。经由过程与传统天文台协同不雅测，LIGO以及冰立方可以帮忙天文学家猜度恒星爆炸焦点内和黑洞以及中子星归并时作用的神秘机制。 3.问题要害或者仍于 人 进步的门路也许是清楚的，但门路上仍旧存于很多障碍。规划举行顺遂与否很年夜水平上取决在国会以及白宫是否接管，并资助Astro2020的保举提议，这对于在天文学家来讲长短常不确定的。同时，咱们还面对着刻不容缓的人造卫星的巨型星座问题。只管这些卫星对于全世界宽带毗连有所裨益，但它们于光学波段以及射电波段污染了咱们对于苍穹的不雅测历程，以至对于多个庞大工程组成了致命威逼。对于在这个日趋严重的问题，Astro2020只提供了不尽如人意的方案，即介入机构间互助以及国际互助，以设计更好、更具掩护性的羁系框架。 但正如陈诉作者本身所指出的那样，于这些应战眼前，他们的斗胆愿景可否成为实际可能终极取决在他们怎样措置美国天文学最有价值的资产 不是美元，而是人。 Astro2020引导委员会结合主席、美国亚利桑那年夜学传授、患上克萨斯农工年夜学传授、天文学家罗伯特 肯尼卡特 （Robert Kennicutt）于一份声明中暗示： 咱们的陈诉指出，咱们还需要当真存眷对于这些研究根蒂根基的投资 包孕对于开展研究的职员的投资。 美国俄亥俄州立年夜学（Ohio State University）的天文学家兼HabEx使命观点研究的结合主席斯科特 高迪（Scott Gaudi）暗示，恰是这一植根在 十年查询拜访 骨髓中的理念，让Astro2020成为 美国天文学的伟大胜利 。 引导委员会当真思量过怎样均衡投资 不仅是计划一套新的年夜天文台或者诸如巨型麦哲伦千里镜、三十米千里镜之类的工程，另有于很多基本领项上提供主要撑持，例如对于更多的科研工程以及中等范围规划举行资助。而这些恰是使愿景中更大志勃勃的部门变患上合理并可以企及的须要保障。 最近几年来，美国天文学界不只遭到工程预算昂扬的困扰，还面对性骚扰丑闻、对于年青研究职员及其小范围工程撑持有余、研究职员事情与糊口严峻不服衡致使的身心康健问题等等应战。 为相识决这些问题以及其他社会弊病，Astro2020提议：于研究资助以及自力玻士后奖学金上增长收入；于年夜学以及联邦机构层面，更多地为促成多样性的发起提供资金以及机构撑持；和于NASA、NSF以及DOE内部造成关在骚扰以及蔑视属在科学不端举动的共鸣。美国国度学院的一份新闻稿称，鉴在冒纳凯阿火山上三十米千里镜的相干胶葛，Astro2020还呼吁成立一种 社区天文学 介入模式，以追求 于推进科学研究的同时尊敬、授权以及造福本地社区 。 美国新罕布什尔年夜学宇宙学家钱达 普雷斯科德-温斯坦（Chanda Prescod-Weinstein）说，这些步履致力在解决于该范畴中不停增加的文化危机，是 朝着准确标的目的迈出的一步 。但即便云云 尤为是于与汗青上被边沿化的原居民接触的环境下 她以为这个 十年查询拜访 的提议还远远不敷。 有时科学家不能不接管原居民倔强的 不 ， 普雷斯科德-温斯坦说， 但Astro2020更存眷原居民社区以及科学家之间的互助应该具备甚么样的特性以及品质。它从不间接认可原居民可能不想互助的环境 假如我有更多的时间来浏览陈诉，我的不雅点可能会转变，但我的第一印象是：科学方针仍旧是登峰造极的，而咱们作为一个社区总体，仍旧没有预备好与非天文学家原居民平等地（就似乎他们与咱们同样、他们存眷的事物与咱们存眷的同样主要那样）扳谈。 撰文：李 比林斯（Lee Billings） 翻译：王瞬出格声明：本文转载仅仅是出在流传信息的需要，其实不象征着代表本消息网不雅点或者证明其内容的真实性；如其他媒体、消息网或者小我私家从本消息网转载使用，须保留本消息网注明的“来历”，并自大版权等法令义务；作者假如不但愿被转载或者者接洽转载稿费等事宜，请与咱们联系。/爱游戏