哈勃退役前将全力搜索新目标 未来将被ATLAST取代

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原文标题：Hubble to Proceed with Full Search for New Horizons Targets
原文作者：J.D. Harrington；Ray Villard
来自：哈勃官网； 发表时间：2014.6.16
翻译：gohomeman1  审校：Linq （编译版权所有，未经许可请勿转载）
    2014.7.1：行星科学家已经成功地使用哈勃太空望远镜，大胆搜寻太阳系的前沿边疆——为美国宇航局（NASA）的新视野号探测器（New Horizons space probe），飞越冥王星之后的任务，提供新目标。历经多年的马拉松式飞行，新视野号将在2015年7月急掠过冥王星，然后高速冲入柯伊伯带。柯伊伯带（Kuiper Belt）是由冰质碎片组成的广大尘埃带，由46亿年前太阳系形成时剩余的原始物质组成。假如NASA批准，新视野号探测器将然后转向，飞向一个柯伊伯带天体(KBO)，并近距离拍摄它。

哈勃WFC3发现的两个柯伊伯带天体（蓝圈），大图：866KB，版权：NASA，ESA；新视野号团队，下同。
   NASA的哈勃太空望远镜已经考虑进行集中的外太阳系天体搜索，寻找适当的目标，作为执行冥王星探测任务的新视野号在2015年7月高速掠过冥王星后的新目标。
   哈勃的观测计划在7月开始，8月进行数据分析。
   假如在巡天项目完成后找到了合适的天体，那么将在后续的一年后进行几次跟踪观测。如果NASA批准，新视野号的轨道将在2015年秋天修正，以便其在三、四年后与新目标约会。
   柯伊伯带是由冰质碎片组成的广大尘埃带，由46亿年前太阳系形成时剩余的原始物质组成。虽然1951年天文学家Gerard Kuiper就在科学报告中提出了该假说，但直到90年代早期才发现第一个KBO。迄今为止，已经有1000多个KBO编录在案，当然按理KBO应该有非常多个。
   批准附加时间进行大海捞针式的搜索，是基于太空望远镜研究所（STScI）的主任自由支配时间进行的尝试性观测所做的数据分析。经过对近200张哈勃图像进行快速而强化的分析，新视野号团队至少发现了2个KBO，表明尝试性观测达到了预设的标准。
   美国华盛顿特区NASA总部，科学任务委员会的副主任（兼宇航员）约翰•格伦斯费尔德（John Grunsfel）感慨道：“探测宇宙的方法不断推陈出新，不变的是哈勃又一次证明了它的卓越能力。当与其他NASA任务、地基观测相结合时，哈勃科学能力就会处于最佳状态。”
   虽然团队要确定这两个KBO是否适合新视野号去访问还需要好多个星期，但他们的观测已经充分证明，使用哈勃进行广域搜索，完全能找到最合适的目标。
   STScI主任马特•芒廷（Matt Mountain）说：“令我们高兴的是哈勃的初期观测就取得成效。展望未来，我们相信新视野号团队能够找到适合的目标，使得探测器飞越冥王星后去访问它。”
   在今年6月，根据先前成功的试点巡天结果，哈勃时间分配委员会已经授予了必要的完整搜索时段。

哈勃第三代广域相机（WFC3）发现的2个KBO，上图编号0720090F，下图编号1110113Y。

   在2014.6.16到6.26，新视野号团队使用哈勃实施了初步搜索，以了解在广阔的外太阳系外援，柯伊伯带天体到底有多丰富。这项极具挑战性的观测任务，要在相当于满月这么大的天区中，发现远在64亿千米外、仅有曼哈顿岛大小、黑如木炭的目标。
   哈勃在20 个小天区鉴别任何可能的KBO。团队借助软件工具分析每一张试点观测图像，以加速KBO鉴别过程。哈勃锐利的视力和独有的灵敏度，使得我们能够在遥远繁星背景前，辨认出极暗的KBO天体的漂移；而这些天体以前甚至逃过了地面上多个最大型望远镜的眼睛（这与地球大气扰动产生的影响相关，译注）。

据英国皇家天文学会主席，雷瑟斯特大学的巴斯特教授说，现在应该开始计划建造一架新的空间望远镜，主镜直径8-16米，到2030年为哈勃提供一个真正的继承者。

　　 　

　艺术家想象中的具有16米口径主镜的ATLAST望远镜。影像提供：Northrop Grumman Aerospace Systems/NASA/STScI. 　　本周在朴次茅斯大学召开的英国天文学年会上，巴斯特宣布了先进技术巨孔径空间望远镜（ATLAST）的案例。ATLAST将在光学和紫外波段工作，就像哈勃空间望远镜目前的工作。然而，哈勃已经在太空中工作了24年，预期不会延长十年。而接下来要发射的詹姆斯韦伯空间望远镜（JWST）将于2018年发射，它是一架红外望远镜，设计目标是探测宇宙的尘埃状区域并寻找最早的星系，不是为了拍摄那些可爱照片，这是哈勃望远镜擅长的。 　

　“ATLAST是继JWST之后的下一步，”巴斯特告诉《今日天文学》。“它将是一架多目标望远镜，因此它将能够研究恒星和星系，但它能做的重要事情之一是探测恒星周围的宜居带并直接探测可能存在的和地球相似的太阳系外行星。” 　

　ATLAST仅仅是美国空间望远镜科学研究所的概念设计，在获得宇航局的批准和资助之前还有很长一段路要走。因为JWST的巨额花费，那些掌管钱包的官员可能不愿意立刻资助另一架巨型空间望远镜。因此，ATLAST项目首先必须在天文学界招募志同道合的朋友，这就是为什么巴斯特要向太阳系外行星研究人员报告和介绍ATLAST的情况。“一个要解决的大问题是我们在宇宙中是否孤单？”他说。“如果我们能够探测到和地球相似的太阳系外行星并确认它们的大气内的氧气、甲烷和臭氧，这将是某种生物学活动存在的相当清晰的信号。”

　　哈勃的主镜口径为2.4米，而欧空局发射的最大空间望远镜是赫歇尔空间望远镜，它配备了3.5米口径的主镜。JWST将打破这个纪录，6.5米口径的主镜，将首次试验一种新技术，让分段式主镜在发射期间折叠起来，然后在太空中一次性打开。ATLAST将需要相同的技术，它的主镜如此之大，虽然在未来数十年里计划发展一些大型运载火箭，但目前没有足够大的运载火箭能够搭载它。美国宇航局的太空发射系统将把载人猎户舱带入太空。

　　“我们将能够建造折叠为数段的主镜，这比建造单个主镜可以大得多，”巴斯特说。“我们将在JWST试验这种技术，因此ATLAST在技术上的实际跨越将不是那么大。” 　　拥有这样巨大的主镜，ATLAST的角分辨率将是JWST的5-10倍，比哈勃灵敏2000倍。虽然它将比下一代地基天文台诸如30米望远镜和39米欧洲极大望远镜小得多，但ATLAST将具有位于太空中这一有利条件，没有地球大气层的干扰效应。

　　虽然ATLAST造价昂贵，巴斯特坚信，ATLAST的造价不会比JWST高。他说，原因之一，一些技术已经在JWST上获得发展，原因之二，造价不是随主镜口径成比例增加，即口径为JWST的两倍并不意味着需要两倍的造价。无论怎样，它将是一项价值数十亿英镑的项目，可能将涉及各个国家宇航局的合作和资助。巴斯特报告称，欧空局已经开始表现出一丝兴趣。

　　“我们必须说服宇航局，因为这不是一个廉价的项目，但完全值得做，”    他说。他指出，现在他们在和时间赛跑。哈勃望远镜的计划始于1960年代，JWST的计划则始于1990年代中期。即使能够在2030年发射ATLAST，如果哈勃望远镜退役，我们仍然将在十年时间里没有大型的光学空间望远镜。并且，我们把发射ATLAST的时间推后得越长，那么这个间隔将只会扩大。