预算受限， NASA 寻找“神秘力量”暗能量的希望愈发渺茫 *本文只能在《好奇心日报》发布

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一项历时几近 20 载、旨在解决天文学领域最重要、最令人费解的难题的任务如今正面临着被取消的危机，而这项命途多舛的太空探索任务或可解释宇宙的命运。

为了研究导致宇宙加速膨胀的神秘力量，即所谓的暗能量，并勘探其他恒星周围存在的行星，宽视场红外巡天望远镜(Wfirst)应运而生。

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2010 年，美国国家科学院(National Academy of Sciences)的一个专门小组负责绘制了基于太空的天文学发展前景，并将这项太空探索任务列为下一个十年首要任务。按照该计划，Wfirst 或将于 2020 年代中期发射，整个项目成本为 32 亿美元。

然而，根据上周特朗普政府提交的美国国家航空航天局(NASA)预算，Wfirst 并未分配到任何资金。

NASA 代理局长小罗伯特·莱特福德(Robert M. Lightfoot Jr.)在预算相关的一份声明中表示，取消这一计划是“一个艰难的决定”，目的在于有必要将资源转用于“其他优先事务”。NASA 的关注重点将重新转移至月球。

没有人会奢望总统的预算提案将会是最终决定。国会通常会听取国家科学院的建议，并对包括哈勃空间望远镜(Hubble Space Telescope)在内的多项 NASA 任务拥有最终的决定权。正如负责为 NASA 开发和管理空间探测任务的喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)的太空科学家们所说:“只有被取消的时候，它才能真正称得上是一项任务。”

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2月 12 日，NASA 代理局长小罗伯特·莱特福德在位于阿拉巴马州亨茨维尔(Huntsville)的马歇尔太空飞行中心(Marshall Space Flight Center)发表演讲。

这项取消计划引起了天文学家们的强烈抗议。他们警告说，取消这项任务的话，美国将会放弃在太空天文学领域的领导地位，还将危及后续需要国际援助的其他类似项目。有人将这项取消计划与之前美国放弃超导超级对撞机项目做了比较，而后者则终结了美国在粒子物理学领域的霸主地位。

国家科学院太空研究委员会(Space Study Board)前主席大卫·斯佩格尔(David Spergel)指出，其他国家在规划项目时会依赖于美国听取国家科学院的建议。

他还表示，NASA 以外的人士中，“少数官僚主义人士已经推翻了社区主导的数十年的发展进程，并试图规定太空天文学的研究方向。”

1998 年以来，天文学家一直渴望启动一项研究暗能量的太空任务。当时，恒星爆炸也即超新星爆发观测得到的数据表明，宇宙正在加速膨胀。随着宇宙时间的推移，遥远的星系正以越来越快的速度远离地球。这就好比你的车钥匙掉下来时，它们一下子弹到了天花板上。

因为宇宙加速膨胀这一发现，三位美国天文学家获得了诺贝尔奖。科学家认为，宇宙的命运以及物理学的本质都取决于这种暗能量的性质。

对于这种现象，物理学家有一个现成的解释，但许多物理学家认为这种解决方案比问题本身更加令人头疼:1917 年，爱因斯坦发明了一个称之为宇宙学常数的假想参数。他曾提出，广袤的真空空间会产生一种将星体彼此推开的反重力力量，将物体炸开，而后期的量子理论也证实了爱因斯坦的这一观点。

如果是这样的话，随着宇宙的发展变迁，它的膨胀速度会越来越快并逃离自身。最终，我们将会因为其他星系高速离开地球而看不到这些星系，宇宙也将变得黑暗、寒冷。亚利桑那州立大学的宇宙学家劳伦斯·克劳斯(Lawrence Krauss)曾将此描述为“最糟糕的宇宙”。

另一方面，倘若之前未曾察觉到的一些力场正在修补星系和时空，这种效应可能会在千万年之后终止甚至发生逆转。

又或者，我们未曾真正了解重力。

麻省理工学院的诺贝尔奖得主弗兰克·维尔切克(Frank Wilczek)表示，暗能量“是所有自然科学中最神秘的事实，是最有可能震撼人类基本认知的事实。”

发现宇宙加速膨胀的天文学家们利用被称为 1a 型超新星的爆炸恒星作为宇宙距离标识，以此追踪宇宙的膨胀速度。

此后还出现了其他一些工具，利用这些工具，天文学家还可以通过观察暗能量延缓星系和宇宙中其他结构生长的方式来衡量暗能量。

早在 1999 年，暗能量发现者之一、美国劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley Laboratory)的索尔·珀尔马特(Saul Perlmutter)就提出了一项名为“超新星加速探测器”(SNAP)的太空任务。

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一位艺术家绘制的宽视场红外巡天望远镜 Wfirst。Wfirst 原定于 2020 年代某一时期发射，更深入地观察暗能量。

2008 年，NASA 和能源部编制了 6 亿美元的预算用于暗能量探索任务，但不包括发射费用。然而，NASA 与能源部未能达成合作共识，且暗能量科学家工作小组也无法提出一个符合预算的设计方案。

2010 年，美国国家科学院的一个委员会拼凑出了几个相互矛盾的提案。参与这项工作的麻省理工学院天文学家保罗·谢克特(Paul Schechter)称之为 Wfirst，即宽视场红外巡天望远镜。Wfirst 这一缩略具有双重含义:其中，“W”代表了衡量暗能量威力的一个关键参数的名字。而 Wfirst 望远镜同样也会探寻太阳系以外的外系行星。

在这份名为《新世界、新视野》(“New Worlds, New Horizons”)的报告中，委员会将这一任务列为下一个十年太空科学领域中享有最高优先权的太空任务。

然而，在完成詹姆斯·韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)--即被大肆称赞的哈勃空间望远镜的继任者--之前，NASA缺乏启动这一项目的资金。在学院审议之后不久，NASA 承认韦伯太空望远镜项目管理不善。这台原定于 2014 年发射的望远镜至少还需要 16 亿美元的资金投入，另外还需数年才能完成。韦伯太空望远镜将搜索宇宙中最早形成的恒星和星系，但其设计初衷并非为了探索暗能量。目前，该计划将于明年启动。

而 Wfirst 还需要继续等待。

为了填补 2025 年之前的这段空白，或直到这项美国任务最终得以飞向太空之前的这段时间里，NASA 参加了欧洲空间局组织实施的暗能量任务“欧几里得”(Euclid)，该项目目前计划于 2021 年发射。但欧几里得在观察全面性方面并不及 Wfirst，例如，它不会用来探测超新星。

这个故事在 2012 年 6 月又出现了一个戏剧性的转折，引发了媒体的关注。当时，运行间谍卫星的美国国家侦察局(National Reconnaissance Office)向 NASA 提供了一台闲置望远镜，这台为对地侦查而设计的望远镜从本质上而言与哈勃望远镜非常相似。

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Wfirst 望远镜不完整的外筒组合。国会将决定是否为特朗普政府提议否决的项目继续提供经费。

国家侦察局赠送的望远镜视野广阔，能够探测大范围的超新星。

和哈伯望远镜 94 英寸的直径一样，它的主镜是 Wfirst 望远镜的两倍，聚光能力和深入宇宙的深度是后者的四倍。

这份礼物能够帮助 NASA 节省制作一台全新望远镜的成本，但这同样也存在一些附带条件。正如几位天文学家指出的那样，使用更大的望远镜意味着需要建造更大、更昂贵的照相机和更复杂的后端光学器件。尽管如此，国家科学院还是接受了这个想法。

最近，这项任务又增加了另一个存在争议的元件日冕仪，它可以用来阻挡恒星发出的光线，借此分辨出恒星周围微弱的行星。

去年夏天，由 NASA 任命、加州理工学院(California Institute Of Technology)教授菲奥娜·哈里森(Fiona Harrison)领导的一个独立审查小组认可了这项任务的基本科学目标和方法，同时警告称，一旦出现任务偏离，成本将会迅速膨胀。

如今，一切就要看国会的决定了。

芝加哥大学的宇宙学家迈克尔·特纳(Michael Turner)表示:“谁也不想听到某个重要人物建议取消自己最喜欢的项目。但我相信，就像去年那样，预算的编制将由国会负责。我希望并相信国会将会做出更加明智的决定。”

翻译:熊猫译社唐尘

题图版权:Chandra X-ray Observatory/NASA

? 2018 THE NEW YORK TIMES

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