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(yuǎn)的天體清晰照片，我們便需要大口徑天文望遠(yuǎn)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(shí)施了多項(xiàng)先進(jìn)的天文學(xué)概念研究。他認(rèn)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(dān)負(fù)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(hù)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(dāng)于16或17輛校車)送入低地軌道。另外，戰(zhàn)神5號火箭運(yùn)載重物的質(zhì)量是航天飛機(jī)載重量的6倍，運(yùn)載重物的容量是航天飛機(jī)的3倍。

　　特倫森說：“想一想，這種火箭所能發(fā)射的望遠(yuǎn)鏡將會是什么樣子。這種望遠(yuǎn)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(diǎn)：“戰(zhàn)神5號可以攜帶直徑達(dá)8米的超大口徑望遠(yuǎn)鏡，我們目前已掌握了制造這種望遠(yuǎn)鏡的技術(shù)。由于不必將大型望遠(yuǎn)鏡放到小型運(yùn)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(yuǎn)鏡直徑只有2.4米。直徑8米的單鏡面望遠(yuǎn)鏡(monolithic telescope)觀測物體的清晰度是“哈勃”望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡可以看到的天體會比“哈勃”望遠(yuǎn)鏡暗上11倍，因?yàn)榍罢叩墓馐占瘏^(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(yuǎn)鏡送入太空。它可以運(yùn)送大型分段式望遠(yuǎn)鏡(segmented telescope)，分段式望遠(yuǎn)鏡有多個鏡片，這些鏡片可以折疊以利于運(yùn)輸，比如“詹姆斯·韋伯”太空望遠(yuǎn)鏡，但新型分段式望遠(yuǎn)鏡的體積卻是“詹姆斯·韋伯”望遠(yuǎn)鏡的三倍。

　　敏感度是哈勃近兩千倍

　　太空望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡——ATLAST(先進(jìn)技術(shù)大孔徑太空望遠(yuǎn)鏡的縮寫形式)。如此大孔徑的望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)意義當(dāng)然不同尋常。鮑茨曼說：“ATLAST望遠(yuǎn)鏡的敏感度是哈勃望遠(yuǎn)鏡的近2000倍，圖像清晰度是哈勃或詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡的7倍左右。它可以幫助我們揭開一個曠日持久的謎團(tuán)——‘地球以外的地方是否還存在生命？’”

　　ATLAST望遠(yuǎn)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(yuǎn)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(yuǎn))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(yuǎn)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(jìn)行準(zhǔn)確描述。”

　　ATLAST望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡可以解答這個問題：如果我們的望遠(yuǎn)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(dá)16米的大型望遠(yuǎn)鏡的想法，這種望遠(yuǎn)鏡將用于探測遠(yuǎn)紅外波長。萊斯特說：“遠(yuǎn)紅外望遠(yuǎn)鏡與斯塔西爾和鮑茨曼的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡截然不同，但是對它們的有力補(bǔ)充。在光譜的遠(yuǎn)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(yuǎn)紅外望遠(yuǎn)鏡可以讓我們探測這些巨大、稠密云團(tuán)的內(nèi)部。”

　　大型望遠(yuǎn)鏡前景一片光明

　　在遠(yuǎn)紅外線范圍內(nèi)進(jìn)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(yuǎn)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(yuǎn)鏡一樣，萊斯特的單孔徑遠(yuǎn)紅外望遠(yuǎn)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(yuǎn)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(fèi)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(yuǎn)鏡。”除了上述望遠(yuǎn)鏡外，戰(zhàn)神5號火箭還可以將直徑8米的X射線望遠(yuǎn)鏡發(fā)射到太空。美宇航局頗負(fù)盛名的錢德拉X射線太空望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡會揭示一個怎樣的世界！

　　錢德拉X射線太空望遠(yuǎn)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(yuǎn)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(yuǎn)鏡，會開辟天體物理學(xué)的新邊疆。這臺望遠(yuǎn)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(qiáng)敏感度的望遠(yuǎn)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(shí)會增強(qiáng)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。”