NASA超级光学系统：2020年直接拍系外行星

NASA埃姆斯研究中心正在打造具有革命性的光学望远镜，通过“诱导相振幅变迹法”对系外行星“直接成像”，2030年代可完成对太阳系邻近数百个恒星系统的观测。

 

 

哈勃空间望远镜是光学望远镜的代表作

 

 

研究人员对可变形反射镜进行控制，纠正扭曲的图像

 

　　据国外媒体报道，美国宇航局埃姆斯研究中心的科学家在加州莫菲特场测试未来太空望远镜的光学系统，这套具有革命性的光学探测装置不仅可以发现类似地球这样的系外行星，甚至可以对它们“直接成像”，这项新技术被称为“诱导相振幅变迹法”。自2003年以来，美国宇航局就开始对未来光学望远镜观测技术进行概念证明和原型技术测试，研究人员认为该技术是未来主力望远镜阵强有力的竞争者。

　　系外行星“直接成像”空间观测系统将在2020年发射升空，可选择遮挡来自恒星的衍射光线，有了这项技术我们可以在发现处于恒星周围可居住带上的系外行星，并第一时间对它进行成像。今天的天文学家主要通过“凌日法”来探测系外行星的存在，这种方法可以确定目标行星与中央恒星间的距离、轨道周期以及行星大小等参数，目前这种方法被应用于美国宇航局的“开普勒”系外行星探测器上，该空间望远镜自2009年发射升空以来发现了多个运行在恒星可居住带上的行星世界。

　　对系外行星进行“拍照”的难度在于如何解决恒星光芒导致的衍射和眩光，否则系外行星只会被恒星的光线所“淹没”。“诱导相振幅变迹法”观测技术有别于系外生命标志物等观测技术，后者侧重于寻找代表宇宙生命存在的示踪分子，比如氧气和液态水等。依靠“诱导相振幅变迹法”打造空间望远镜使用两个专用的非球面反射镜，可对星光以及日地系统周围的杂光具有明显的减弱效果，而伸缩式光学具有一些缺陷性，比如畸变，会导致图像的不清晰。对于可改变形状进行光学校正的反射镜，称为可变形反射镜，科学家希望对可变形反射镜的波前控制系统进行纠正，以克服这些缺陷。

　　对此，马萨诸塞州波士顿微型机械公司研制新型镜面可通过控制误差补偿对镜面形状进行控制，该技术足以允许对地球大小的行星直接成像。图2显示了对可变形反射镜的控制，研究人员通过改变镜面形状来纠正扭曲。埃姆斯中心的科学家认为最初的研制环境并不是真空，而一旦“诱导相振幅变迹法”观测技术应用于空间望远镜，那就需要在真空平台上进行测试。

　　美国国家科学院进行的调查显示，新一代的广域红外巡天望远镜将是未来寻找系外行星的主力观测平台，科学家可以根据该平台进行修改，研制出可对系外行星直接成像的空间望远镜。美国宇航局去年通过的一项望远镜项目包括了两具2.4米径的天体物理观测望远镜，如果这些望远镜中的一具被修改成广域红外观测平台，那么新型望远镜体积将更大，足以对系外行星进行探测。NASA也具备发射(超)大型空间望远镜的能力，在2030年代，可完成对太阳系附近数百个恒星系统的详细观测，基本上查清这些天体系统中的可居住行星。