作者:迈克尔·泽姆盖，《对话》
太阳系外的望远镜将能够在离太阳更近的地方进行独特的科学研究
信用:迈克尔·泽姆科夫，CC BY-ND 4
0 数十架天基望远镜在地球附近运行，提供了令人难以置信的宇宙图像
但是想象一下，一个远在太阳系外的望远镜，离太阳的距离是地球的10倍甚至100倍
回望我们的太阳系或窥视遥远宇宙的黑暗的能力将使这成为一个独特的强大的科学工具
我是研究宇宙结构形成的天体物理学家
自20世纪60年代以来，像我这样的科学家一直在考虑重要的科学问题，我们也许可以用放置在太阳系外的望远镜来回答这些问题
那么这样的任务会是什么样子呢？还有什么科学可以做？ 远离家乡的小望远镜 远离地球的望远镜的科学实力主要来自它的位置，而不是它的大小
外太阳系望远镜的计划将把它放在土星轨道之外的某个地方，距离地球大约10亿英里或更多
我们只需要发送一个非常小的望远镜——有一个小盘子大小的透镜——就能获得一些真正独特的天体物理学见解
这种望远镜的重量可以小于20磅(9公斤)，几乎可以搭载在任何前往土星或更远的任务上
尽管与哈勃或詹姆斯·韦伯等望远镜相比，这种仪器体积小而简单，但在远离太阳强光的情况下工作，从地球附近的有利位置进行测量可能会很困难或完全不可能
望远镜的位置和它的能力几乎一样重要
在许多情况下，离太阳越远越好
信用:Beinahegut/WikimediaCommons 向外看 不幸的是，对于天文学家来说，拍摄太阳系的自拍是一个挑战
但是能够从外部有利位置观察太阳系将会揭示很多信息，特别是关于围绕太阳的尘埃云的形状、分布和组成
想象一下雾夜的路灯——站在离灯很远的地方，旋转的雾气清晰可见，站在路灯下的人永远看不到
多年来，天体物理学家已经能够对银河系中其他恒星周围的太阳系尘埃盘进行成像和研究
但是这些恒星非常遥远，天文学家对它们的了解是有限的
利用向后看太阳的观测，天文学家可以将这些遥远尘埃云的形状、特征和组成与地球自身太阳系的详细数据进行比较
这些数据将填补关于太阳尘埃云的知识空白，并使人们有可能了解其他太阳系中尘埃的产生、迁移和破坏的历史，而这些是不可能亲自前往的
太阳周围有一个尘埃和气体圆盘，很像这张图片中看到的粉红色薄雾，以及附近一颗红矮星及其尘埃云的图形表示
信用:美国航天局/欧空局/日本
黛比 太空的黑暗深处 将望远镜远离太阳的另一个好处是没有反射光
行星平面上的尘埃盘将太阳光反射回地球
这就产生了一种比其他星系发出的光亮100到1000倍的雾霾，并模糊了近地宇宙的视野
将望远镜放在尘埃云之外，会将它放在一个黑暗得多的空间区域，从而更容易测量来自太阳系之外的光线
一旦到达那里，望远镜就可以在很宽的波长范围内测量宇宙环境光的亮度
这可以让我们了解物质是如何凝聚成第一批恒星和星系的
它还将使研究人员能够通过将所有星系的预测光总量与精确测量值进行比较来测试宇宙模型
差异可能指向宇宙结构形成模型的问题，也可能指向奇异的新物理学
走进未知 最后，增加望远镜与太阳的距离还可以让天文学家利用引力透镜效应进行独特的科学研究，在引力透镜效应中，一个巨大的物体会扭曲光线通过物体时的路径
宇宙中充满了星系——就像这张被称为哈勃超深视野的照片中看到的那样——测量这些星系的累积光在地球上很难做到
信用:美国航天局/JPL 一颗行星经过一颗遥远恒星的前方时引起的引力透镜效应会使该恒星发出的光发生弯曲，这也可以用来探测从太阳系喷射出来的暗行星
信用:美国宇航局艾姆斯/JPL-加州理工学院/T
派尔通过维基百科 引力透镜的一个用途是搜索和称重流氓行星——从其主太阳系被逐出后在星际空间漫游的行星
由于流氓行星本身不发光，天体物理学家可以寻找它们对背景恒星发出的光的影响
为了区分透镜物体的距离和质量，需要从远离地球的第二个位置进行观测
2011年，科学家们在前往小行星带的环氧树脂任务中使用相机，发现并称量了一个海王星大小的物体，该物体自由漂浮在银河系的恒星中
只发现了几颗流氓行星，但天文学家怀疑它们非常普遍，可能掌握着太阳系形成和恒星周围行星普遍存在的线索
但或许外太阳系望远镜最有趣的用途是有可能利用太阳本身的引力场作为一个巨大的透镜
这种测量可能允许天体物理学家实际测绘其他恒星系统中的行星
也许有一天，我们将能够在一颗遥远恒星周围的类地行星上命名大陆
快到了吗？ 自从1973年先锋10号成为第一个穿越木星轨道的人造物体以来，在地球轨道之外进行的天体物理学研究屈指可数
前往太阳系外的任务很少，但是许多科学家团队正在进行研究，以展示太阳系外望远镜项目是如何工作的，以及从中可以学到什么
大约每隔10年，天体物理学和天文学领域的领导者们就会聚集在一起，为接下来的十年设定目标
2020年的计划定于11月11日发布
4, 2021
在这篇文章中，我希望看到关于下一个望远镜的讨论，它可能会彻底改变天文学
将望远镜带到外太阳系，虽然雄心勃勃，但完全在美国宇航局或其他太空机构的技术能力范围之内
我希望很快有一天，一架在太阳系黑暗区域执行孤独任务的小型望远镜将为我们提供对宇宙不可思议的洞察
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