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NASA史上最贵太空望远镜或再跳票,80亿美元预算告急

作者:虞涵棋 文章来源:澎湃新闻 发布时间: 2018-03-05 字体:【】【】【

  

詹姆斯·韦伯太空望远镜。

  美国国家航空航天局(NASA)下一代旗舰项目、“跳票王”詹姆斯·韦伯太空望远镜因测试阶段出现的一系列问题,预计会再次跳票。美国政府问责办公室当地时间2月28日发布的最新报告警告称,项目将超出国会敲定的80亿美元研发经费上限。  

  詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)是NASA历史上最复杂、最昂贵的天文项目。其使命是继任超期服役的哈勃望远镜,重点探测红外频段的光波,回溯大爆炸后数亿年,最早一批恒星和星系诞生的“宇宙黎明”。它可能给人类的宇宙观带来一次革命。  

  由于经费节节攀升,该项目曾一度下马。经多方声援,2011年,美国国会开出了88亿美元的“一口价”:研发成本上限80亿美元,运营成本上限8.37亿美元。当时计划的发射时间为2018年10月,留有大约13个月的余地。  

  此后直到2016年11月望远镜竣工出厂,一切都在顺利按计划推进。  

  但组装和测试阶段才是真正的考验。即使在深空零下240度的环境中,18面直径1.3米的金黄六边形镜片的拼接精度要保持头发丝的万分之一,但又必须设计成折叠式,才能装进发射火箭里。  

  2017年9月,望远镜在戈达德太空飞行中心的振动测试中出现了意外结果,NASA宣布将发射时间推迟到2019年3月至6月。  

  但就在宣布推迟一个月后,韦伯望远镜那面网球场大小的折叠遮阳板在首次展开测试中也出现了意外结果。处理这个问题预计又要花去数月的时间。至此,望远镜的时间窗余地已不足一个半月。  

  要知道,直到这一步,镜面还未与遮阳板、飞行器主体进行组装。美国政府问责办公室由此在最新报告中评估,望远镜的发射日程将再次跳票。同时,80亿美元的研发经费预算已岌岌可危。  

  美国国会将对此作何反应,尚未可知。但美国的众多天文学家面对这个吃掉NASA十多年家底的“经费黑洞”,必定百感交集。一方面,其他天文项目被一拖再拖,等了太久;另一方面,他们深知测试阶段急不得。毕竟,这台望远镜寄托着美国天文科学的下一个十年,NASA早已输不起。 

  哈勃等了23年的继任者  

  1990年发射升空的哈勃是天文史上最知名的望远镜之一,通过无数张瑰丽照片窥进宇宙的未知领域。2009年,NASA对哈勃进行了最后一次维修,从此听天由命。其实,哈勃的设计寿命只有5年。也就是说,截至今天,哈勃已经超期服役了23年。  

  1995年,一份继任太空望远镜的设计引起了时任NASA执行长丹尼尔·戈丁的兴趣。该项目后来以NASA前执行长詹姆斯·韦伯命名。  

  设计中的下一代主力太空望远镜主镜面6.5米,约是哈勃望远镜的3倍,集光能力是哈勃望远镜的7倍,但韦伯相对于哈勃最大的改变,在于具备强大的红外探测能力,而哈勃主要聚焦可见光频段。  

  由于宇宙在不断膨胀,那些早期恒星和星系正在快速远离我们,产生红移效应:它们发出的光都转移到了波长较长的红外线频段。  

  正因如此,韦伯望远镜能接收这些早期星系发射的红外光,回溯恒星、类星体和星系诞生的早期,见证宇宙告别“黑暗时代”,进入“光明时代”。在最新一期《自然》杂志上,科学家们通过射电波聆听到了最早的恒星信号——来自大爆炸后1.8亿年。人类目前对过程的细节,还所知甚少,更只能凭想象描绘早期恒星的模样。  

  但没想到,哈勃这一等就是20多年。  

  “一口价”88亿美元  

  NASA给詹姆斯·韦伯望远镜最早开出的预算是16亿美元,2011年入轨。然而,随着这个“一生一次”的科学机会降临,要求“搭车”的人越来越多。  

  来自各个国家、各家机构的科学家们纷纷参与进来,不断增加韦伯望远镜的复杂性。这些新增的功能设计又涉及许多昂贵、还未完全成熟的前沿技术。大家看不到节制的必要:NASA当时的天文物理经费仍在逐年增加。  

  而NASA采取的应对措施是,寻找包括欧洲空间局和加拿大宇航局在内的更多合作者来分摊经费。  

  这种繁冗的设计和管理模式招致了外界批评。2011财年,NASA向国会报告望远镜经费已螺旋式攀升,突破80亿美元。众议院进行了否决。  

  天文学家们慌了。从公众舆论到政府请愿,一场拯救詹姆斯·韦伯望远镜的运动蔓延开来。“大国就要做大事”,这是韦伯支持者们的信念。  

  2012财年,国会恢复该项目经费,在管理模式必须改革的前提要求下,开出一口价88亿美元。 

  翘首以盼  

  下一步,詹姆斯·韦伯望远镜会被运往洛杉矶,装上那个巨型遮阳板,然后整体装船经巴拿马运河运向发射地法属圭亚那。  

  望远镜最终会在地球150万公里外,即第二拉格朗日点静静地观察浩瀚宇宙。在这个距离上,NASA无法准备任何维修计划。  

  哈勃望远镜的其中一个镜面形状略有畸形,一度导致望远镜无法聚焦。NASA最终通过矫正镜片修复了这一问题。如今,NASA不会容忍这种错误在韦伯望远镜上面重演。  

  除了小心翼翼组装测试的项目人员,项目之外的美国天文学家们也在翘首以盼。只有詹姆斯·韦伯望远镜成功发射,顺利传回第一张照片,他们手中被压多年的天文项目才能正式提上日程。  

  原本是美国天文2011-2020“十年计划”中的重头戏,目标探测宇宙暗物质的广角红外巡天望远镜(WFIRST),时间表被挤压到了2025年之后。  

  而对另一些项目来说,无论詹姆斯·韦伯望远镜最终进展如何,时间窗已经永远地错过了。比如NASA的空间引力波探测项目就因经费问题早早流产,转而参与欧空局主导的LISA项目。  

  20余年的等待和牺牲是否值得?也许当詹姆斯·韦伯望远镜在150万公里外最终眺望到宇宙的黎明,这个问题也不需要答案了。