一幅插圖顯示了在地球軌道上的可居住世界望遠(yuǎn)鏡，它的宇航宜居遮星板打開了。(圖片鳴謝:uux.cn/NASA/Robert Lea)
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本周，何搜加州理工學(xué)院(Caltech)舉辦了一場(chǎng)研討會(huì)，外行科學(xué)家和工程師們討論了HWO可能采用的星尋星生技術(shù)狀態(tài)，這是找外繼詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(JWST)之后，美國(guó)宇航局的美國(guó)命下一個(gè)大型望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目之一。
在太陽系外圍繞遙遠(yuǎn)恒星運(yùn)行的宇航宜居北京海淀區(qū)美女上門服務(wù)（薇WhatsApp+365-*2895）提供全國(guó)外圍女上門、伴游，空姐，網(wǎng)紅，明星，學(xué)生上門預(yù)約服務(wù) 同城30分鐘內(nèi)到達(dá) 面到付款行星——系外行星——的大氣層中尋找生命跡象，就像是局的跡象在宇宙大海里撈針。畢竟，世界索系美國(guó)宇航局估計(jì)有幾十億顆地球大小的天文臺(tái)行星位于其恒星的可居住區(qū)，這些區(qū)域的何搜溫度適宜液態(tài)水存在。這僅僅是在銀河系中。
然而，科學(xué)家們至少知道他們應(yīng)該尋找什么，以及潛在的生命跡象的知識(shí)。
“我們希望探測(cè)這些系外行星的大氣層，尋找氧氣、甲烷、水蒸氣和其他可能表明生命存在的化學(xué)物質(zhì)，”美國(guó)宇航局系外行星探索項(xiàng)目首席技術(shù)專家尼克·西格勒在一份聲明中說。“我們不會(huì)看到小綠人，而是這些關(guān)鍵化學(xué)物質(zhì)的光譜特征，或者我們所說的生物特征。”
HWO最初是由2020年天文學(xué)和天體物理學(xué)十年調(diào)查(Astro2020)作為首要任務(wù)提出的，這是天文學(xué)界未來十年的目標(biāo)路線圖。這是因?yàn)椋藢ふ姨栂低獾纳E象和幫助天文學(xué)家了解整個(gè)行星系統(tǒng)，天文臺(tái)還將在天體物理學(xué)研究中發(fā)揮重要作用。
根據(jù)HWO技術(shù)評(píng)估小組(TAG)成員Dmitry Mawet的說法，盡管該任務(wù)將在21世紀(jì)30年代末或21世紀(jì)40年代初發(fā)射，但望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)在將使用的先進(jìn)技術(shù)可能有助于防止以后的成本超支。

一幅插圖顯示了環(huán)繞地球軌道上的可居住世界望遠(yuǎn)鏡，以及(插圖)該項(xiàng)目將調(diào)查的系外行星類型，以尋找生命跡象。(圖片鳴謝:uux.cn/(主)NASA/羅伯特·李(插圖)NASA艾姆斯/JPL-加州理工學(xué)院/t·派爾)
向遙遠(yuǎn)的星星投下陰影
為了對(duì)系外行星大氣層進(jìn)行深入研究，以尋找生命跡象，HWO將利用其能力遮擋系外行星軌道上恒星的光芒。
阻擋來自這些恒星的強(qiáng)光將允許微弱的星光被這些恒星周圍的軌道行星的大氣層反射，從而被看到。化學(xué)元素和化合物吸收并發(fā)出獨(dú)特波長(zhǎng)的光，這意味著暴露在行星大氣中的光攜帶著組成它的元素的指紋。
科學(xué)家利用這種光，通過一種叫做光譜學(xué)的方法，尋找這些指紋。這種化學(xué)指紋可以包括指示生物呼出或吸入的化學(xué)化合物的生物特征。
HWO有兩種主要的方式來阻擋多余的星光。一方面，它可以利用一個(gè)大型的外部遮光罩，它將在發(fā)射后從HWO展開成一個(gè)巨大的向日葵形傘。
或者，它可以使用一種叫做日冕儀的內(nèi)部恒星遮光罩，類似于科學(xué)家用來阻擋太陽明亮光球?qū)庸饩€的儀器，以研究其模糊的外層大氣或日冕。西格勒補(bǔ)充說，目前，美國(guó)宇航局已經(jīng)決定將HWO的重點(diǎn)放在其他幾架望遠(yuǎn)鏡上使用的日冕儀技術(shù)上，包括JWST和即將到來的南希·格蕾絲·羅曼望遠(yuǎn)鏡。

在太空中可以看到一顆看起來像地球但有黃色陰影的行星和一顆遙遠(yuǎn)的恒星。(圖片來源:uux.cn/美國(guó)宇航局艾姆斯/JPL-加州理工學(xué)院/T .派爾)
位于夏威夷莫納克亞山上的W. M .凱克天文臺(tái)已經(jīng)在使用一臺(tái)由Mawet發(fā)明的日冕儀結(jié)合凱克行星成像儀和表征器(KPIC)研究系外行星。日冕儀讓KPIC拍攝年輕和熾熱的氣態(tài)巨行星的熱輻射，使科學(xué)家能夠研究這些行星及其行星系統(tǒng)如何演變。
HWO將瞄準(zhǔn)的類地行星發(fā)出的光線比它們的恒星弱大約100億倍，這意味著未來太空望遠(yuǎn)鏡的日冕儀需要將星光遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前的極限。
“隨著我們?cè)絹碓浇咏璧男枪庖种扑剑魬?zhàn)變得更加困難，”Mawet補(bǔ)充道。
用變形鏡抑制星光
在加州理工學(xué)院會(huì)議上提出的加強(qiáng)抑制來自遙遠(yuǎn)恒星的光的想法之一是在日冕儀中放置一面鏡子，可以變形來控制光線。
使用數(shù)千個(gè)致動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)鏡子的形狀以及推拉其反射表面，可以阻止雜散光進(jìn)入最終圖像，從而防止多余的殘余星光“斑點(diǎn)”。這種可變形的“主動(dòng)”反射鏡將被南希·格雷斯·羅曼太空望遠(yuǎn)鏡使用，事實(shí)上，該天文臺(tái)將不遲于2027年發(fā)射。羅曼應(yīng)該讓天文學(xué)家看到比他們的恒星暗十億倍左右的氣體巨星，以及行星誕生時(shí)留下的恒星周圍的碎片。
這將是HWO需要的更強(qiáng)大技術(shù)的重要墊腳石，填補(bǔ)了日冕儀面罩和主動(dòng)反射鏡的空白，它們太大了，無法在一個(gè)眾所周知的界限內(nèi)覆蓋。
“我們需要能夠?qū)㈢R子變形到皮米級(jí)的精度，”Mawet解釋道。“與羅曼的日冕儀相比，我們需要將星光抑制大約100倍。”
在加州理工學(xué)院會(huì)議期間，科學(xué)家們還討論了用于HWO的最佳鏡子類型和應(yīng)該涂什么，以及望遠(yuǎn)鏡的其他潛在儀器。
隨著HWO計(jì)劃的繼續(xù)認(rèn)真進(jìn)行，天文學(xué)家們也在為未來的望遠(yuǎn)鏡選擇類似地球的系外行星目標(biāo)來訓(xùn)練它的目光。這一搜尋將包括在凱克天文臺(tái)使用由加州理工學(xué)院運(yùn)營(yíng)的凱克行星探測(cè)器(KPF)，該探測(cè)器是專門為在小紅星的可居住區(qū)尋找類地行星而設(shè)計(jì)的。
“研討會(huì)幫助指導(dǎo)我們找出我們技術(shù)中的差距，以及我們?cè)谖磥硎晷枰龈嚅_發(fā)的地方，”Mawet總結(jié)道。

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