埃里克·施密特打算在2028年底前,把一台比哈勃更大的太空望远镜送上天。
这位谷歌前CEO和他的妻子温迪,在1月8日宣布了一个计划:私人出资建造四台望远镜,统称施密特天文台系统。其中最引人注目的,是一台名为Lazuli的太空望远镜。如果一切顺利,它将在2029年开始工作,成为哈勃望远镜的现代版替代品。
要知道,哈勃已经在太空中工作了30多年了。
这件事不寻常的地方在于,二战之后,建造大型望远镜基本上都是政府和科研机构的活儿。原因很简单:镜面越做越大,成本呈指数级上涨,再加上发射到太空的花费,私人根本玩不起。但在二战之前,全世界的望远镜大多是有钱人出资建的。
现在,历史似乎在转向。
施密特夫妇没有透露具体投资额,但外界估计,4台望远镜加起来至少要花5亿美元。
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深蓝色的石头
Lazuli这个名字来自青金石,一种深蓝色的矿石。这台望远镜的主镜直径3.1米,比哈勃的2.4米大了一圈。但真正的差别不在尺寸,在轨道。
哈勃在距离地面约500公里的低轨道上飞,这个高度最大的麻烦是星链卫星。这些通信卫星越来越多,不断从哈勃的视野里飞过,干扰观测。Lazuli要飞得高得多,它的轨道是个椭圆,最高点离地球27.5万公里,最低点也有7.7万公里,是地球同步轨道高度的两倍。在这个位置,人造卫星干扰几乎不存在,数据传输也更快更稳定。
负责这个项目的天体物理学家阿尔皮塔·罗伊说得直白:我们坐拥哈勃之后几十年的技术进步,Lazuli是哈勃的现代版,镜子更大,反应更快,仪器也不一样。
仪器是关键。Lazuli装了三样东西:广角相机、光谱仪,以及一个星冕仪。星冕仪的作用是挡住恒星的光,好让我们看清围绕它运行的行星,甚至分析那些行星的大气成分。这是哈勃做不到的事。
从概念到发射,整个项目要在不到5年内完成。施密特科学基金会的主席斯图尔特·费尔德曼说,NASA搞一个大型太空望远镜,通常要25年。很多天文学家设计的仪器,最后只能由他们快退休的研究生来使用。快,意味着成本也能控制住。
费尔德曼坦承,他们承担的风险比NASA敢承担的要大得多,但他对成功有中等偏高的信心。毕竟,从来没有哪个私人资助的太空望远镜能达到Lazuli的规模。如果成功,这将是历史性的。
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地面上的三只眼睛
另外3台望远镜都建在地面,但同样创新。它们的共同特点是模块化,大量利用现代计算能力、存储技术和人工智能来处理数据。
第一个叫阿尔戈斯阵列,由1200台11英寸口径的小望远镜组成,可能建在得克萨斯。1200台小镜子合起来,效果相当于一台8米口径的大望远镜。它会拍摄整个北半球天空,每秒生成一张图像,能捕捉到18到19星等的暗弱天体。它本质上是在给夜空拍电影。如果天文学家看到一颗超新星爆发,可以回放30分钟或两小时前的画面,看看爆炸前发生了什么。
第二个是DSA射电望远镜阵列,1600个直径约6米的射电天线,建在内华达的一个山谷里。用小天线填满山谷,比造一个阿雷西博那样的巨型射电望远镜便宜得多。这个阵列处理的数据量,比Netflix全球数据流还要快,目标是绘制宇宙中超过十亿个射电源的图谱,每15分钟更新一次天空地图。
第三个叫LFAST,可能建在亚利桑那,专门做光谱分析。它把20个80厘米的镜子装在一个架子上,观测能力相当于一台3米望远镜。它的任务之一是在其他星球上寻找生命迹象,并且设计上允许将来扩展规模。原型机预计2026年中就能部署。
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为什么是现在
这4台望远镜能造出来,靠的是一系列技术进步的叠加。费尔德曼说,就在5年前,这些设计可能还实现不了。
地面望远镜需要PB级别的存储空间,人工智能要在海量数据里挖掘新发现。太空望远镜以前得精打细算每一克重量和每一瓦功率,因为发射太贵。但现在商业重型火箭便宜又有力,工程师可以直接多装点太阳能板,不用抠抠搜搜了。电子元件的小型化、计算机算力的提升,都在同一个时间窗口里成熟。
施密特夫妇强调,这不是商业项目。他们不卖望远镜的观测时间,所有数据完全开放,谁都能用。会有一个开放的竞争机制,让最好的科学想法和观测计划胜出。
费尔德曼的原话是:我们基本上是给全球天文学界送了份礼物。
如果Lazuli在2029年按时开机,夜空会多一双眼睛。它看得比哈勃更远更清楚,数据向所有人开放。那些数据里会藏着什么,现在谁也说不准。但至少,我们不用再等25年才能用上新望远镜了。
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图为施密特天文台系统的4个望远镜项目:左上,DSA射电望远镜阵列;右上,Lazuli空间望远镜;左下,LFAST;右下,阿尔戈斯阵列。图源:施密特天文台系统
信源:Eric Berger 发在 ArsTechnica 的相关报道
