據(jù)美國宇航局網(wǎng)站報道，在天文學(xué)“游戲”中，尺寸至關(guān)重要。要想獲得距地球數(shù)十億光年遠的天體清晰照片，我們便需要大口徑天文望遠鏡。隨著美宇航局新一代戰(zhàn)神5號火箭即將問世，天文學(xué)的“游戲規(guī)則”或由此改變。

　　對天文研究產(chǎn)生重大變革

　　特倫森領(lǐng)導(dǎo)實施了多項先進的天文學(xué)概念研究。他認為，“美宇航局新型戰(zhàn)神5號火箭將徹底改變‘游戲規(guī)則’。”戰(zhàn)神5號火箭擔負著發(fā)射美宇航局新一代載人月球登陸器及月球基地所需要貨物的重任，其龐大的保護罩足可裝下大約8輛校車，火箭的動力足以將18萬公斤的重物(大約相當于16或17輛校車)送入低地軌道。另外，戰(zhàn)神5號火箭運載重物的質(zhì)量是航天飛機載重量的6倍，運載重物的容量是航天飛機的3倍。

　　特倫森說：“想一想，這種火箭所能發(fā)射的望遠鏡將會是什么樣子。這種望遠鏡將對天文學(xué)研究產(chǎn)生重大變革。”馬歇爾太空飛行中心光學(xué)工程師菲爾·斯塔西爾(Phil Stahl)舉例說明了這一點：“戰(zhàn)神5號可以攜帶直徑達8米的超大口徑望遠鏡，我們目前已掌握了制造這種望遠鏡的技術(shù)。由于不必將大型望遠鏡放到小型運載火箭上發(fā)射，這樣，發(fā)射的危險相對較低，同時在成本方面還存在巨大優(yōu)勢。”

　　斯特西爾指出，相比之下，“哈勃”天文望遠鏡直徑只有2.4米。直徑8米的單鏡面望遠鏡(monolithic telescope)觀測物體的清晰度是“哈勃”望遠鏡的3倍。更為重要的是，在相同的觀測時間內(nèi)，直徑8米的望遠鏡可以看到的天體會比“哈勃”望遠鏡暗上11倍，因為前者的光收集區(qū)域是后者的11倍。

　　戰(zhàn)神5號火箭甚至可以將體積更大的望遠鏡送入太空。它可以運送大型分段式望遠鏡(segmented telescope)，分段式望遠鏡有多個鏡片，這些鏡片可以折疊以利于運輸，比如“詹姆斯·韋伯”太空望遠鏡，但新型分段式望遠鏡的體積卻是“詹姆斯·韋伯”望遠鏡的三倍。

　　敏感度是哈勃近兩千倍

　　太空望遠鏡科學(xué)研究所的天文學(xué)家馬可·鮑茨曼(Marc Postman)多年來一直在設(shè)計直徑16米的分段式光學(xué)/紫外望遠鏡——ATLAST(先進技術(shù)大孔徑太空望遠鏡的縮寫形式)。如此大孔徑的望遠鏡的科學(xué)意義當然不同尋常。鮑茨曼說：“ATLAST望遠鏡的敏感度是哈勃望遠鏡的近2000倍，圖像清晰度是哈勃或詹姆斯·韋伯望遠鏡的7倍左右。它可以幫助我們揭開一個曠日持久的謎團——‘地球以外的地方是否還存在生命？’”

　　ATLAST望遠鏡的超敏感度還可以大大增加天文學(xué)家對樣本大小恒星的觀測范圍，在宇宙某個角落去尋找適于生命居住的星球。鮑茨曼說：“在太空望遠鏡的幫助下，我們可以獲取繞附近恒星(距地球60至70光年遠)旋轉(zhuǎn)的地球質(zhì)量行星的光譜。我們可以從這些行星的光譜信號中探測氧氣和水的痕跡。ATLAST望遠鏡還能精確確定地球附近星系中恒星的誕生日期，讓我們對星系聚集恒星的方式進行準確描述。”

　　ATLAST望遠鏡還可以探究星系和黑洞之間的聯(lián)系。科學(xué)家知道，幾乎所有現(xiàn)代星系的中心都有超大質(zhì)量的黑洞。鮑茨曼解釋說：“超大質(zhì)量黑洞的形成和星系的形成可能存在著重要聯(lián)系，但我們不了解它們這種關(guān)系的性質(zhì)。是黑洞最先形成，作為種子讓星系在它們周圍生長呢，還是星系最先形成，作為恒溫箱養(yǎng)育了超大質(zhì)量的黑洞呢？大型紫外/光學(xué)望遠鏡可以解答這個問題：如果我們的望遠鏡發(fā)現(xiàn)古代星系中心沒有超大質(zhì)量的黑洞，這意味著星系沒有黑洞亦能存在。”

　　美國得克薩斯大學(xué)天文學(xué)家丹·萊斯特(Dan Lester)提出了建造一種直徑達16米的大型望遠鏡的想法，這種望遠鏡將用于探測遠紅外波長。萊斯特說：“遠紅外望遠鏡與斯塔西爾和鮑茨曼的光學(xué)望遠鏡截然不同，但是對它們的有力補充。在光譜的遠紅外線部分，我們一般不能看到恒星星光本身，但可以看到恒星周圍的塵埃和氣體的閃光。在恒星形成的早期階段，原恒星周圍是可見光無法穿透的一層層塵埃物質(zhì)。遠紅外望遠鏡可以讓我們探測這些巨大、稠密云團的內(nèi)部。”

　　大型望遠鏡前景一片光明

　　在遠紅外線范圍內(nèi)進行科學(xué)觀測尤其具有挑戰(zhàn)性。這些長長的波長直徑是可見光的數(shù)百倍，所以，天文學(xué)家很難獲得天體的清晰照片。萊斯特說：“大型望遠鏡是獲取高清晰紅外線波長所必需的。”同斯塔西爾和鮑茨曼的望遠鏡一樣，萊斯特的單孔徑遠紅外望遠鏡(縮寫SAFIR)有兩種型號：8米單鏡面和16米分段式。

　　萊斯特意識到，在戰(zhàn)神5號火箭幫助下，他可以發(fā)射一臺不需要復(fù)雜折疊的8米望遠鏡，“但另一方面，如果我們不介意因折疊功能而增加復(fù)雜性和費用，同時使用戰(zhàn)神5號火箭來發(fā)射，那么我們就可以發(fā)射真正大口徑望遠鏡。”除了上述望遠鏡外，戰(zhàn)神5號火箭還可以將直徑8米的X射線望遠鏡發(fā)射到太空。美宇航局頗負盛名的錢德拉X射線太空望遠鏡只有一面直徑為1米的鏡子，可以想象，擁有一面直徑8米鏡子的錢德拉望遠鏡會揭示一個怎樣的世界！

　　錢德拉X射線太空望遠鏡中心天文學(xué)家羅格·布里森登(Roger Brissenden)對未來一臺稱為Gen-X的8米X射線太空望遠鏡的前景激動萬分。他說：“Gen-X將是擁有超凡力量的X射線太空望遠鏡，會開辟天體物理學(xué)的新邊疆。這臺望遠鏡將會去觀測宇宙大爆炸以后數(shù)千億年誕生的最早一批黑洞、恒星和星系，幫助我們確定它們怎樣隨時間演變。眼下，對年輕宇宙的研究幾乎完全停留于理論層面，但在超強敏感度的望遠鏡的幫助下，這些早期天體將顯露廬山真面目。”

　　戰(zhàn)神5號火箭確實會增強我們對宇宙的了解。特倫森說，它將擺脫科學(xué)任務(wù)質(zhì)量和體積限制的枷鎖，將我們帶入深空，“觀測你做夢也想象不到的無數(shù)天文現(xiàn)象。這顆大型火箭將會徹底改變天文學(xué)研究。我對這一天有些迫不及待了。”