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NASA获赠2台哈勃级间谍望远镜 欲升空监视火星

http://www.kexue.com 2013-05-20 09:59:16 新浪科技  发表评论

示意图:运行于火星轨道的MOST(火星轨道空间望远镜)。该台望远镜由美国国家侦察办公室捐赠给美国宇航局,现在科学家们设想将这台设备送往火星
示意图:运行于火星轨道的MOST(火星轨道空间望远镜)。该台望远镜由美国国家侦察办公室捐赠给美国宇航局,现在科学家们设想将这台设备送往火星
运行于地球轨道上的哈勃空间望远镜
运行于地球轨道上的哈勃空间望远镜

  北京时间5月17日消息,据美国太空网相关报道,前段时间美国宇航局(NASA)意外地从美国国家侦察办公室(NRO)获得了两台强大的太空间谍望远镜,在经过考虑后,美国宇航局现在可能会决定将其中的一台发射到火星去。

  宇航局自从拿到这两台意料之外的望远镜设备之后便一直在琢磨发挥它们价值的最好办法,要知道这两台被美国情报机构“国家侦察办公室”闲置不用而转手捐赠给美国宇航局的望远镜设备,每一台的观测能力都几乎可以媲美宇航局最强大的哈勃空间望远镜。

  一些科学家建议将其中的一台望远镜送入火星轨道,这样它可以在轨道上向下或者向上观测,从而让科学家们得以获得有关火星表面以及外太阳系区域的大量高精度图像。持有这一观点的主要代表人物是美国亚利桑那大学的阿尔弗雷德·麦克欧文(Alfred McEwen),他也是提议中的“火星轨道空间望远镜”项目(MOST)的负责人。他表示:“我们将可以获得一台工作在紫外-可见光波段的,可以媲美哈勃的空间望远镜,并且我们还将同时拥有一台在火星工作的大型观测设备,真可谓一举两得。”

  一份预料之外的大礼

  这两台“超级望远镜”原本是为美国情报机构“国家侦察办公室”的“未来成像设施”项目制造的,但该项目于2005年被终止执行。随后在2012年6月份,美国宇航局宣布他们获得了这两台望远镜设备,这两台设备拥有远比哈勃空间望远镜更宽的观测视野。

  就在去年11月份,感到头痛的美国宇航局向科学界求助,请科学界们提出建议,应该如何更好的利用这两台由国家侦查办公室赠送的大礼。不过这两台望远镜设备基本上只留下了镜头,其它所有的设备都被拆除了。随后科学家们很快提交了超过60份严肃的方案,而在今年2月份在亚拉巴马州亨茨维尔召开的大型空间光学(SALSO)研讨会上,其中的33份提案入选并被提交审查。

  送往火星的利器

  根据目前的设想,MOST项目将搭载三项主要载荷:一台成像光谱绘图仪,一台成像光谱仪,一台高分辨率成像仪以及一台紫外光谱仪,这将使其具备强大的观测能力。

  麦克欧文表示,运行于大约250英里(约合400公里)的轨道高度上时绘图仪设备将拥有大约每像素0.7英尺(约合0.21米)的空间分辨率。这几乎是目前正在火星运行的,美国宇航局的火星勘测轨道器(MRO)上相似设备分辨能力的100倍,后者从2006年以来一直在火星轨道上运行。因此MOST项目的实施将会给科学家们提供一次获取火星表面清晰度前所未有的图像数据的机会,从而开展对火星地表更加精细的研究,帮助科学家们找出有关火星过去和未来水和生命的潜在信息。

  麦克欧文表示:“这对于研究火星陨坑坑壁上季节性出现的线状痕迹将会非常有帮助,这些线状痕迹被很多科学家认为和水流作用有关。”他说:“并且这对于研究古代火星环境也将很有帮助,我们将可以借此获得更高空间分辨率的矿物学数据,基本上我们将能够在极小的尺度上开展研究,而目前这种尺度只有火星车可以达到。”

  MOST项目所采用的成像设备将可以获得最高3.1英寸(约合8厘米)分辨率的图像,这比目前在火星轨道运行的“火星勘测轨道器”(MRO)搭载的功能最为强大的“高分辨率成像科学实验设备”(HiRise)还要高出4倍左右。麦克欧文同时也担任着HiRise设备的首席科学家职位。

  这些条件将帮助美国宇航局更好地规划未来的火星探测计划,比如用于帮助选定最理想的取样返回地点或为未来的火星基地选址。MOST望远镜还将搭载一架特高频天线,从而帮助在火星表面工作的火星车和着陆器将它们的数据发回地球,从而帮助提升火星和地球之间的通讯联系。

  麦克欧文和同事们在SALSO会议陈述报告中写道:“当将MOST望远镜镜头指向火星地表时,其将极大地推进我们对这颗红色行星过去与现在的认识,不管是借助其强大的观测能力提供的直接观测数据,还是通过其数据中继功能帮助提升火星表面探测设备的数据发送表现,从而为其它火星探测任务提供关键性的支持。”

  超越火星

  MOST项目的视野也将进一步超越火星和它的两颗小卫星,将它关注的目光投向更加深远的空间。

  而望远镜搭载的紫外光谱仪,其设计与哈勃空间望远镜上搭载的同类型设备相近。但是MOST望远镜可能无法像哈勃空间望远镜那样开展对极遥远天体的观测,这是由于要想实现哈勃那样的长时间精确空间定位要需要安装配备精密的导航指向系统,而这样做将极大地增加该项目的所需经费。因此MOST项目更倾向于被用作对大行星及其卫星,以及对外太阳系区域的观测工作。

  麦克欧文表示:“我们决定将注意力集中于高亮度天体,因此那些太阳系内的天体就成了很好的目标,比如木星,土星,天王星和海王星的大气层,还可以监视木卫一上的火山,土卫六上的云层。”他说:“在行星科学领域我们将大有可为。”

  围绕火星运行的空间望远镜将摆脱地冕的影响,所谓地冕其实就是地球最外层的大气,在阳光作用下发出微弱的亮光,至少延伸15.5个地球半径。当然麦克欧文和同事们也指出了其它将一台望远镜置于火星轨道上的好处。

  他们在SALSO 会议的报告中写道:“MOST项目的实施可以延长从地球延伸到火星的观测基线,提供立体的观测视野。如果在火星和地球同步开展观测,我们将有机会提供有关外太阳系不同角度的观测结果。并且我们对于小行星带的观察也将要比在地球上开展观测要近得多。”

  飞往火星

  这些设想当然是好的,但是MOST望远镜显然太重了,没有办法使用传统的化学燃料直接发射前往火星。因此有人建议使用类似美国宇航局此前飞往小行星带的黎明号探测器使用的那种电推发动机,首先将这台望远镜送入太空,随后便启动太阳能电推发动机踏上火星轨道之旅。

  太阳能电推进技术启动的速度很慢,但是可以保持长久的推进力。使用这项推进技术可能需要耗费2.5年才可以将MOST望远镜送到火星,然后再花费2.17年时间在火星附近逐步调整并进入最终的工作轨道。不过需要指出的是在此过程中望远镜同样可以开展一些科学观测活动。

  MOST望远镜小组并没有给出他们对于实施这项计划将会耗费多少资金的估算。但是另一个由美国宇航局加州喷气推进实验室(JPL)的扎切利·巴雷(Zachary Bailey)率领的小组设想的一个与MOST项目相似的方案“火星高分辨率表面科学”预计将耗资9亿美元。该项目同样设想将一台望远镜送往火星,因此这一方案给出的资金估算可以用作参考。

  巴雷的小组在SALSO研讨会上提出了他们小组的“火星高分辨率表面科学”方案,该方案主张在望远镜上加装两台主要科学仪器并专门用于向下指向火星地表开展详尽观测工作。根据设想该项目将于2018年4月份发射升空并在大约两年的飞行之后抵达火星,在设想中同样计划采用太阳能电推进驱动。麦克欧文表示MOST项目可能还需要至少5年的准备和努力才能做好发射前的各项工作。

  尚未决定

  实际上,在目前阶段谈论任何有关时间表的问题都还为时尚早,因为不管是MOST,“火星高分辨率表面科学”还是其他设想都还仅仅是在SALSO研讨会上提出的设想,还没有最终的决定。

  美国宇航局目前还不会对这些方案中的任何一种开展严肃认真的核查,因为它目前正急于等待一份报告的完成,这就是所谓“广域红外巡天望远镜”(WFIRST)项目的可行性研究。该项目设想使用其中一台国家侦察办公室捐赠的望远镜执行一项针对宇宙暗能量的探查工作并搜寻系外行星。该项目已经被宇航局列为高度优先项目。有关该项目的报告在最近随时都会公布,因为此前宇航局一名官员的说法是,该报告预计将在今年4月末或5月初完成,现在时间已经到了。(晨风)

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