高解析太空望远镜（HDST）：外星生命看得更清晰

根据模拟显示，相对于哈勃太空望远镜所拍摄100亿光年外的星系影像（左），计划中的高解析太空望远镜可望呈现更惊人的细节（右）。ILLUSTRATION BY D. CEVERINO, C. MOODY, AND G. SNYDER, AND Z. LEVAY

（蜘蛛网报道）据美国国家地理（撰文：Michael D. Lemonick 编译：居芮筠）：一份新研究提出理由，说明为何需要打造一部拍摄的影像会比哈勃还要锐利五倍的超大型太空望远镜。

在哈勃太空望远镜开始进入服役尾声之际，一份新的报告为一部可望于2030年代初期启用的太空望远镜提出了一个令人兴奋的憧憬。

这个望远镜被称作高解析太空望远镜（HDST），如果打造出来的话，它将会在距离地球160万公里处运行，由54面独立的镜子组成一个比哈勃大24倍的反射镜——威力大到足以在许多类似地球的系外行星上寻找生命迹象、揭开星系（如银河系）的起源奥秘，并且透过惊人的细节来研究我们的太阳系。它还可以拍出极其锐利的影像，远远让哈勃拍摄的惊奇照片相形失色。

不过哈勃仍有几年的时间可以取得重大发现，而它的接班者詹姆斯?韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）将于2018年开始观察太空。但天文学家认为，现在开始思考在那之后会有什么望远镜，并不算太早。

「美国航太总署的人说，我们不应该抗拒大胆想像，」太空望远镜科学研究所（Space Telescope Science Institute）的马克?珀斯特曼（Marc Postman）说，他是撰写这份报告的科学家暨工程师委员会的会员。 「所以我们就大胆地去想像了。」

珀斯特曼和他的同事会把握机会大胆思考，是可以理解的。天文学家已从经验中得知，每一次望远镜放大倍率的大跃进，都能通往人人始料未及的新发现。 1995年哈勃发现可见宇宙的边缘有无数星系，这只是其中一个登上头版的例子。

如何找到外星生命

若要找到可能有生命的孪生地球，望远镜不仅要能拍摄到一颗极其黯淡的行星，还必须把那颗行星从周遭的星体中分离出来。那些影像在哈勃或詹姆斯?韦伯望远镜拍到的照片中容易合并在一起，就如同汽车自远方靠近时，两个车头灯看起来就像是同一个光点。反射镜愈大，解析度愈高——尤其在外太空，那里没有大气会模糊影像。

最后，望远镜还必须遮住那颗行星的主恒星（类似我们的太阳），因为它的亮光会掩盖邻近行星的微弱光芒（想像一下试图看见一枝放在强力探照灯旁的烛火）。为了达成那种效果，高解析太空望远镜会搭配一个日冕仪——基本上就是一个可以遮住主恒星的遮罩，作用就和你抬头看飞机时，可能会用手挡住太阳一样。

身为委员会联合主席的麻省理工学院天文学家莎拉?西格尔（Sara Seager）表示，把这些功能拼凑在一起，「我们或许就能在距离地球100光年以内之处找到许许多多颗类地行星。」她说，在寻找生命的过程中，的确需要找到那么多颗类地行星，因为不是每一颗都必然有生物居住。

高解析太空望远镜会观测这些行星上的大气，寻找生物活动的征兆。举例来说，氧气的存在就会是非常好的征兆，因为它是高度反应的分子，若没有持续由活的生物体补足，就会很快地与其他分子结合。

同时，为了研究星系的组成和发展，高解析太空望远镜除了体积巨大和解析度极高之外，对紫外线的反应也很灵敏。珀斯特曼说，透过紫外线影像，「可以看到宇宙中有一张气体构成的网，在银河系和其他星系间飘来飘去。」他指出，那片气体会影响星系的发展，而高解析太空望远镜可以让天文学家观察它在附近数百个星系间穿梭的情形。

它也将可以看见那些星系当中小至如太阳般的恒星个体。总的来说，套句珀斯特曼的说法，这些功能将会提供科学家「一本关于各种各样的星系如何形成的完整剧本。」

高解析太空望远镜「解析外太阳系物质的能力也会令人惊叹，」大学天文研究协会（Associated Universities for Research In Astronomy, AURA）的天文学家海蒂?哈默尔（Heidi Hammel）说。这个协会委托撰写了这次的报告，但哈默尔并没有参与其中。

在距离地球较近的地方，这部新望远镜可以拍摄天王星和海王星大气的重复影像，目前我们只有航海家2号（Voyager 2）所拍摄的快照。它也可以观察外太阳系冰冻的柯伊伯带（Kuiper Belt）上数个与冥王星同类的矮行星，柯伊伯带是最近十年左右才发现的。 「所有在柯伊伯带上的大型天体，包括阋神星、妊神星、鸟神星和创神星，都可以解析出来，」哈默尔说。

观景的代价

当然，这一切都需付出代价。韦伯望远镜的造价原本预估为5亿美元，但它所耗费的资金已达十倍以上，令其他天体物理学计划的资金匮乏。 「高解析太空望远镜那种引人注目又鼓舞人心的科学计划，应该由美国航太总署负责，」普林斯顿大学天体物理学家大卫?斯佩格（David Spergel）说，他并没有参与撰写报告。 「希望我们从韦伯一例学到重要的一课，并且更有智慧地管理和研拟这项计划。」

高解析太空望远镜报告的作者群表示，他们相当了解这个问题。他们说，韦伯成本超支，多半是因为需要发展全新技术，其中许多都能继续应用在新的望远镜上。此外，韦伯是为了在比高解析太空望远镜还要低得多的温度中运作而设计的，所以它的零件全都必须在冷房里进行测试。新的望远镜则无需如此。

从政治角度来看，或许最重要的是报告的作者群聪明地回避了提出他们无法兑现的承诺。 「我们甚至没有尝试估算费用，」华盛顿大学的朱莉安娜?达尔坎顿（Julianne Dalcanton）说，她是委员会的另一名联合主席。 「估算费用是不可能的事，因为我们还不知道足够的细节。这项技术进展得如此迅速，现在看起来困难的事，五年之后或许就不难了。」

「我真心希望这辈子能够使用到这部望远镜，」达尔坎顿说，「因为那样一定棒极了。」