美国宇航局的下一个大型旗舰太空望远镜的计划正在进行中

拓破天峙

未来太空望远镜上使用的星际阴影的艺术家再现。这个例子显示了拟议的可居住的系外行星天文台(HabEx)。2020年天体物理学十年调查决定将这一元素与大型紫外线光学红外探测器(LUVOIR)结合起来，用于一个新的旗舰望远镜，现在被称为可居住世界天文台(HWO)。鸣谢:美国宇航局

（）据《今日宇宙》（劳伦斯·托格内蒂）：美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)仅运行了一年多，但这并没有阻止世界上最大的太空机构讨论下一个大型太空望远镜，它可能在未来的某个时候作为JWST的继任者。进入可居住世界天文台(HWO)，这是美国国家科学院2020年天文学和天体物理学十年调查(Astro2020)期间首次提出的美国宇航局下一个旗舰天体物理学任务。

虽然其潜在的技术能力包括研究系外行星、恒星、星系和无数其他天体，寻找地球以外的生命，但在HWO用令人惊叹的图像和新的数据集让科学家和公众惊叹之前，还有很长的路要走。

“在我们能够设计这项任务之前，我们需要尽可能多地开发关键技术，”加州理工学院天文学教授、美国宇航局喷气推进实验室(JPL)高级研究科学家迪米特里·马韦特博士说。“我们正处于技术成熟期。这个想法是进一步推进技术，使可居住世界天文台能够提供革命性的科学，同时最大限度地降低成本超支的风险。”

Mawet博士是被选为HWO技术评估小组(TAG)成员的56个人之一，该小组计划于2023年10月31日至11月2日在华盛顿特区举行首次会议。作为这些会议的一部分，个人将被组织成两个小组，作为美国宇航局“大天文台成熟计划”(GOMAP)的一部分:科学、技术、架构审查小组(START)和技术评估小组(TAG)(两个小组的完整成员名单可在此处获得)。START将侧重于HWO的科学目标，TAG将侧重于HWO的设计和满足设计要求的必要技术。

“十年调查建议将这项任务作为其首要任务，因为它将为天体物理学带来变革性的能力，以及了解我们太阳系以外的整个太阳系的能力，”Fiona Harrison博士说，他是Astro2020十年报告委员会的联合主席，也是Harold A. Rosen物理学教授和加州理工学院物理学、数学和天文学部门的Kent和Joyce Kresa领导主席。

目前，试图识别系外行星上的生物特征仅限于使用光谱学研究它们的大气层，光谱学是一种涉及分析光线以识别任何可能存在的气体的方法。分析系外行星大气层的一个关键方面是阻挡来自系外行星母星的巨大眩光，只留下附近系外行星大气层反射的微弱星光。这种阻挡星光的方法主要有两种:日冕仪和遮光器。

1939年，法国天文学家伯纳德·莱奥(Bernard Lyot)博士为了研究我们的太阳而首先发明了一种日冕仪，它位于望远镜内部，通过一个多步骤过程遮挡星光，包括一个掩模、一个垫圈(也称为莱奥光阑)和一个特殊的镜子，它们协同工作，首先减少进入望远镜的大量星光，最终揭示隐藏在恒星眩光中的系外行星。然后，天文学家可以使用光谱学来分析这些系外行星发出的光，以识别它们各自大气中的气体。

目前，美国宇航局的哈勃太空望远镜和JWST是唯一使用日冕仪研究系外行星的太空望远镜，还有几个地面望远镜，包括欧洲南方天文台(ESO)的甚大望远镜(VLT)、双子座行星成像仪和位于夏威夷州凯克天文台的望远镜。展望未来，美国国家航空航天局(NASA)即将推出的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜(通常简称为罗曼太空望远镜)计划使用一种被称为日冕仪(CGI)的先进日冕仪对气态系外行星进行成像，罗曼计划在2027年的某个时候搭载SpaceX猎鹰重型飞船发射。

如果日冕仪在望远镜内部，那么星罩就是它的外部对应物。虽然目前没有太空望远镜采用starshades，但美国宇航局设计和建造的开发模型将与未来的太空望远镜分离，并在它前面的一定距离展开，就像一个字面上的阴影，阻挡来自遥远恒星的星光，目标是揭示轨道上的系外行星。虽然starshade方法带来了无数的工程挑战，包括在太空望远镜前的正确距离正确展开和部署，但科学家们假设，它的简单性和多功能性能够用于除搜寻系外行星之外的科学研究，这可能使它成为未来太空望远镜的理想补充。

“我们估计，仅在我们银河系的宜居带中，就有多达几十亿颗地球大小的行星，”尼克·西格勒博士说，他是美国宇航局JPL的美国宇航局系外行星探索项目的首席技术专家。“我们想探测这些系外行星的大气层，寻找氧气、甲烷、水蒸气和其他可能表明生命存在的化学物质。我们不会看到小绿人，而是这些关键化学物质的光谱特征，或者我们所说的生物特征。”

西格勒博士指出，美国宇航局已经为HWO选择了日冕仪路径，这表明它在即将到来的罗马太空望远镜上的潜在用途。根据十年一次的调查，HWO计划在21世纪30年代末或21世纪40年代初发射，观测时间计划分为研究系外行星和普通天体物理学。