天文学的未来是光明的，而且非常昂贵

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一座巨大的圆顶建筑，天花板敞开，坐落在沙漠景观中的一座沙丘上，道路蜿蜒而下。（图片来源：ELT:ESO/Imagen ALMA：Clem&Adri Bacri Normier（wingsforscience.com）/Montaje:David Fernández-ALMA（ESO/NAOJ/NRAO））

据美国太空网（Chris Impey）：天文学有着光明的未来。

当前一代的大型光学望远镜正在精细地揭示宇宙，可以追溯到大爆炸附近。暗物质和暗能量的奥秘有望解开。已经发现了数千颗系外行星，天文学家可能即将首次探测到地球以外的生命。

然而，对宇宙边界的观测涉及极其微弱的目标，天文学家总是渴望更多的光。为了继续深入宇宙的未知区域，地面和轨道上的下一代巨型望远镜每台都将耗资数十亿美元。这个价格标签正在导致科学愿望和财政现实之间的冲突。

大玻璃的成本

在1980年之前的天文学历史的大部分时间里，望远镜的成本与镜的直径近似成比例，其中成本等于望远镜的直径乘以2.8的幂。这意味着，如果尺寸增加一倍，成本就会增加七倍——如果尺寸增加三倍，成本会增加二十二倍。许多人怀疑是否会建造一台比帕洛玛5米望远镜还大的望远镜。

然而，在过去的四十年里，望远镜的成本随着尺寸的增长而以较低的速度增长，打破了之前的成本曲线。导致这一变化的创新是更薄、更轻的反射镜，即用更小的反射镜马赛克制作大的收集区域，使用快速光学实现更紧凑的望远镜设计，以及缩小望远镜外壳的尺寸。由于这些创新，1993年至2006年间建造了16台直径在6米至12米之间的望远镜。

对巨型望远镜的探索

下一代超大望远镜的聚光能力将是哈勃太空望远镜的100倍，图像质量将是哈勃空间望远镜的10倍。然而，他们遇到了严重的资金问题。有两个由美国牵头的项目与国际合作伙伴合作。三十米望远镜（TMT）项目采用492个镜段的设计。它面临着来自夏威夷原住民反对在毛纳基亚建造另一台大型望远镜的阻力，他们认为毛纳基亚是一个圣地。另一个项目，巨型麦哲伦望远镜（GMT），正在将七个8.4米的镜子组合在一起，形成一个有效的25米口径。

TMT项目因谈判在夏威夷开始施工而陷入停滞。格林尼治标准时间和另一台正在智利建造的大型望远镜鲁宾天文台面临着不断上涨的成本。疫情、通货膨胀和供应链问题是罪魁祸首。TMT和GMT各耗资约30亿美元。两者都有慈善支持，但也依赖联邦资金。有一段时间，美国国家科学基金会（NSF）支持了这两个项目。但最近，美国国家科学委员会为联邦政府对大型望远镜的支持设定了16亿美元的上限，并让美国国家科学基金会在5月之前决定支持哪个项目。一台大望远镜将被冷落。

与此同时，欧洲人坐得很好。超大望远镜（ELT）是第三台巨型望远镜，目前正在智利建造。ELT没有面临资金障碍，因为它是由欧洲南方天文台建造的，该天文台由一项政府间条约资助。ELT直径39米，是三台望远镜中最大的一台，将于2028年首先完成。

吞噬天文学的望远镜

太空望远镜每公斤的价格是地面望远镜的一千倍，但它们物有所值。这些望远镜得益于太空环境的完全黑暗，这些望远镜可以观测到的许多形式的辐射，如伽马射线、紫外线和红外辐射，无法穿透地球大气层到达地面望远镜。

自1977年美国国会批准哈勃太空望远镜的任务以来，该仪器的总成本已达160亿美元。另一个，美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯望远镜，面临延误和技术挑战，其预算激增至50亿美元。它的价格标签帮助它赢得了“吞噬天文学的望远镜”的绰号——那是在2010年。到2021年推出时，价格已经翻了一番，达到100亿美元。

美国国家航空航天局还有其他令人兴奋的任务正在筹备中。罗马太空望远镜有2.4米的镜子，但视场是哈勃的100倍，可能耗资超过30亿美元，而旨在“嗅”类地球行星大气层寻找生物痕迹的宜居世界天文台将耗资约110亿美元。

这些太空望远镜任务占用了美国国家航空航天局20年来一直在下降的预算。就像美国国家科学基金会的预算上限一样，大型资本项目在其他形式的研究上花费的资金更少。但私营部门可能会出手相救。太空探索技术公司的星舰可以用来一体发射6.5米长的反射镜，避免了JSWT使用的复杂而昂贵的折叠反射镜。地面望远镜使用的同样创新可以降低太空望远镜的成本。

当天文学家和行星科学家面临着观察遥远宇宙和从附近行星返回岩石的成本时，他们正被带回地球。虽然这似乎是天文学的黄金时代，但所有这些黄金的成本和财政紧缩时期必须做出的艰难权衡使其光芒黯淡。