2021年12月25日，詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡發(fā)射升空。它之后還有幾款史詩(shī)般的探測(cè)神器會(huì)逐一升空，從多個(gè)角度為我們揭開宇宙的神秘面紗。

羅曼空間望遠(yuǎn)鏡

這臺(tái)空間望遠(yuǎn)鏡原名寬視場(chǎng)紅外巡天望遠(yuǎn)鏡，后更名為南希·格雷斯·羅曼太空望遠(yuǎn)鏡，簡(jiǎn)稱羅曼空間望遠(yuǎn)鏡，以此紀(jì)念美國(guó)天文學(xué)家、“哈勃望遠(yuǎn)鏡之母”南?！じ窭姿埂ち_曼。

羅曼空間望遠(yuǎn)鏡的主鏡大小跟哈勃望遠(yuǎn)鏡相同，但全景視野是后者的100倍。天文學(xué)家將根據(jù)它的拍攝結(jié)果制作第一張廣域紅外宇宙圖，為解開暗物質(zhì)和暗能量等謎團(tuán)提供幫助。另外，它將攜帶一個(gè)日冕儀，以幫助研究太陽(yáng)系以外的世界。

羅曼空間望遠(yuǎn)鏡預(yù)計(jì)在2027年發(fā)射。它將借助引力微透鏡通過(guò)背景星光的微小變化來(lái)發(fā)現(xiàn)潛在的數(shù)百萬(wàn)顆系外行星，揭示星系“在宇宙時(shí)間內(nèi)”的演變，幫助天文學(xué)者了解銀河系的形成、觀察微弱的天體和宇宙的其他特征。

為了進(jìn)一步提升羅曼空間望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)效率，美國(guó)宇航局還將發(fā)射一個(gè)后續(xù)航天裝備——“星影”。這個(gè)花瓣?duì)畹暮教炱骺梢耘c望遠(yuǎn)鏡一起飛行，作用是阻擋陽(yáng)光，并幫助它觀測(cè)到附近較暗的行星。

羅曼空間望遠(yuǎn)鏡攜帶的光譜工具不但能觀察來(lái)自空間天體的光線，還可以將它們“涂抹”成彩虹色。這會(huì)幫助天文學(xué)家更好地了解所觀測(cè)的天體細(xì)節(jié)，了解恒星的形成、星系的歷史和目前的狀態(tài)等。

大型紫外/光學(xué)/紅外探測(cè)器

這是一個(gè)巨型多波段、全能型空間望遠(yuǎn)鏡，是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的真正“繼承者”，可以用于紅外線、可見光和紫外線觀測(cè)，執(zhí)行觀察遙遠(yuǎn)的系外行星以確定它們是否適合居住等天文研究任務(wù)。該望遠(yuǎn)鏡目前處于設(shè)計(jì)階段，將在本世紀(jì)30年代的某個(gè)時(shí)候發(fā)射。

這臺(tái)超級(jí)望遠(yuǎn)鏡有能力觀察遙遠(yuǎn)星系內(nèi)部的恒星新生區(qū)域，并繪制宇宙臨近空間中的暗物質(zhì)分布地圖。它還可以認(rèn)證極早期宇宙中的第一縷星光，并直接拍攝土星和木星的冰凍小衛(wèi)星表面噴泉或火山噴發(fā)等現(xiàn)象，獲取分辨率達(dá)到每像素約200米的冥王星以及其他柯伊伯帶天體圖像。

按照目前的設(shè)計(jì)，這部探測(cè)器將幫助天文學(xué)家直接獲取并分析遙遠(yuǎn)的系外類地行星大氣成分光譜，從而搜尋生命的痕跡。目前最接近地球的候選目標(biāo)是開普勒-452b，這顆系外行星圍繞一顆與太陽(yáng)相似的恒星運(yùn)行，質(zhì)量要比地球大60%左右。

望遠(yuǎn)鏡的鏡面直徑超過(guò)15米。根據(jù)一般概率估算，一臺(tái)口徑達(dá)到16米的空間望遠(yuǎn)鏡，有可能找到多達(dá)100個(gè)與地球接近的系外行星世界，而且它能大大縮短搜尋時(shí)間。這意味著在相同的壽命周期內(nèi)，更大口徑望遠(yuǎn)鏡的效率優(yōu)勢(shì)將更加突顯。

HabEx望遠(yuǎn)鏡

HabEx望遠(yuǎn)鏡專門為搜索行星而設(shè)計(jì)，執(zhí)行“宜居系外行星成像任務(wù)”。也就是說(shuō)，它的主要任務(wù)是探測(cè)環(huán)繞其他恒星的行星生命跡象，弄清楚宇宙中生命是否普遍存在。

天文學(xué)家一直致力于搜尋與地球類似的行星，這些行星圍繞著類日恒星運(yùn)行。不過(guò)發(fā)現(xiàn)這類行星只是開始，還需要研究它們的大氣層，尋找生命存在的生物信號(hào)。如果某顆行星的大氣層富含氧氣，就可能表明該天體上光合作用比較活躍;倘若大氣層中存在大量甲烷，則可能意味著那里有類似細(xì)菌的生物體。

盡管天文學(xué)家間接發(fā)現(xiàn)了數(shù)千個(gè)系外行星，但只有少數(shù)幾個(gè)從恒星的眩光中羞澀地出現(xiàn)?，F(xiàn)在的望遠(yuǎn)鏡無(wú)法捕捉到它們的微弱光，更不用說(shuō)利用它來(lái)尋找氧氣、甲烷和其他生物特征的跡象了。而HabEx望遠(yuǎn)鏡的4米主鏡與一個(gè)星罩協(xié)同工作，可以在離望遠(yuǎn)鏡12.4萬(wàn)千米外飄浮并阻擋恒星的光線，這樣望遠(yuǎn)鏡就能直接拍攝系外行星，盡管亮度只有恒星的百億分之一。它還有一個(gè)可以阻擋星光的日冕儀，可以遮蔽中心恒星，便于觀測(cè)恒星周圍的昏暗灰塵盤，對(duì)附近的行星系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查，找出最有希望的類地行星。

HabEx望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃于2035年發(fā)射。除了主要任務(wù)之外，它還將用于天體物理學(xué)研究，例如觀測(cè)早期宇宙、研究最大恒星以超新星方式爆炸前后的化學(xué)成分。

激光干涉空間天線

引力波通過(guò)波的形式從輻射源向外傳播，以引力輻射的形式傳輸能量。換句話說(shuō)，引力波是物質(zhì)和能量的劇烈運(yùn)動(dòng)和變化所產(chǎn)生的一種物質(zhì)波。

2015年，科學(xué)家首次探測(cè)到黑洞和中子星碰撞產(chǎn)生的引力波，即時(shí)空中的漣漪。黑洞是時(shí)空曲率大到光都無(wú)法從其事件視界逃脫的天體，中子星則是除黑洞外密度最大的星體。

激光干涉空間天線由美國(guó)宇航局和歐洲航天局合作開發(fā)，是一個(gè)位于太空的引力波觀測(cè)站，將瞄準(zhǔn)地面引力波探測(cè)器無(wú)法探測(cè)到的引力波源，如超大質(zhì)量黑洞碰撞產(chǎn)生的引力波以及銀河系內(nèi)致密天體合并產(chǎn)生的引力波。

激光干涉空間天線將于2034年發(fā)射升空，位于L1拉格朗日點(diǎn)，這是地球與太陽(yáng)之間的一個(gè)重力中點(diǎn)，距離地球約100萬(wàn)千米。

該太空引力波探測(cè)器由3個(gè)航天器組成，以三角形排列，各自相距250萬(wàn)千米，一起圍繞太陽(yáng)運(yùn)行。3個(gè)航天器通過(guò)相互反射彼此發(fā)射的測(cè)距激光，并借助自身距離之間的數(shù)值變化，可以精確測(cè)算出對(duì)航天器進(jìn)行干擾的引力波動(dòng)，借此可以對(duì)宇宙中黑洞，或者其他具有超強(qiáng)引力場(chǎng)的星球?qū)μ?yáng)系造成的影響進(jìn)行分析。

激光干涉空間天線將對(duì)引力波天文學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)研究、廣義相對(duì)論的一些實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，以及早期宇宙天體物理學(xué)和宇宙學(xué)研究有重要意義。

柏拉圖太空望遠(yuǎn)鏡

行星凌日與恒星振蕩太空望遠(yuǎn)鏡，即柏拉圖太空望遠(yuǎn)鏡，計(jì)劃于2026年發(fā)射，將搜索100萬(wàn)顆太陽(yáng)系外的恒星，探測(cè)繞這些恒星旋轉(zhuǎn)的行星，高精度測(cè)量這些系外行星的半徑范圍、質(zhì)量和年齡。

柏拉圖太空望遠(yuǎn)鏡的特別之處在于專注于系外恒星系統(tǒng)的“宜居區(qū)”，搜索巖石態(tài)系外行星的蛛絲馬跡。宜居區(qū)指的是星系統(tǒng)中溫度適合液態(tài)水存在的狹窄區(qū)域。該鏡攜帶能夠探測(cè)此類天體的設(shè)備，可以告訴科學(xué)家這些天體與地球的相似程度。

在此之前，科學(xué)家也發(fā)射過(guò)類似的系外行星“獵手”，但這些望遠(yuǎn)鏡只能看到離恒星很近的行星，而柏拉圖太空望遠(yuǎn)鏡會(huì)把觀察每顆恒星上的時(shí)間延長(zhǎng)，與此同時(shí)探測(cè)到距離這些恒星更遠(yuǎn)、軌道周期更長(zhǎng)的行星。

柏拉圖太空望遠(yuǎn)鏡提供的數(shù)據(jù)將有助于科學(xué)家解決一系列關(guān)鍵問(wèn)題，比如銀河系內(nèi)的行星是如何形成和演化的，以及適應(yīng)生命繁衍生息的巖石態(tài)行星存在的概率等。