NASA的廣域紅外勘測(cè)望遠(yuǎn)鏡（WFIRST）計(jì)劃于2020年中旬啟用，它將向我們展現(xiàn)出巨大的宇宙全景。天文學(xué)家可以使用它探索從太陽系到可觀測(cè)宇宙邊緣的所有事物，包括整個(gè)銀河系中的行星和暗能量的本質(zhì)。

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雖然它經(jīng)常被與哈勃太空望遠(yuǎn)鏡相提并論，WFIRST卻將以一種獨(dú)特的方式探索宇宙。

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“ WFIRST將在多方面取得令人難以置信的科學(xué)進(jìn)展，從恒星種群和遙遠(yuǎn)的行星到暗能量和星系結(jié)構(gòu)” WFIRST地面系統(tǒng)項(xiàng)目科學(xué)家，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目科學(xué)家Ken Carpenter說。“在哈勃的基礎(chǔ)上，WFIRS將幫助我們走的更遠(yuǎn)。”

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這張信息圖顯示了美國國家航空和宇宙航行局的三個(gè)旗艦任務(wù)中精選儀器的互補(bǔ)能力:哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和目前正在開發(fā)的廣域紅外調(diào)查望遠(yuǎn)鏡(WFIRST)和詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡。哈勃用紅外線、可見光和紫外光觀察宇宙，提供了對(duì)單個(gè)物體更全面、更高分辨率的觀察。WFIRST將特別擴(kuò)展哈勃的紅外觀測(cè)，使用一個(gè)更大的視野來創(chuàng)建具有同樣高分辨率的巨大宇宙全景圖。韋伯還將進(jìn)行高分辨率的紅外觀測(cè)，以更窄的視野觀測(cè)更遠(yuǎn)的太空。

哈勃望遠(yuǎn)鏡利用紫外線來捕捉高清細(xì)節(jié)，并且有助于我們深入研究個(gè)體發(fā)出的光。而WFIRST可以利用可見光和紅外光范圍。

WFIRST的每個(gè)圖像捕捉區(qū)域都比滿月還大，差不多是哈勃每張所捕捉的100倍。因此可以預(yù)計(jì)，在五年的觀測(cè)時(shí)間內(nèi)，WFIRST的影像將是哈勃30年來迄今所覆蓋天空的50倍以上。

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兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡質(zhì)量又一樣，可以說，一個(gè)WFRIS能頂100個(gè)哈勃望遠(yuǎn)鏡。有著大量數(shù)據(jù)，研究人員能更加了解這神秘的宇宙，比如其中的暗能量（一種加速宇宙膨脹的奇怪力量）。

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哈勃在探索暗能量方面發(fā)揮了重要作用。1998年，天文學(xué)家們用地面望遠(yuǎn)鏡研究相對(duì)較近的超新星來測(cè)量宇宙膨脹的速度，驚奇的發(fā)現(xiàn)，膨脹速度在增加。隨后，他們又用哈勃望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)了一段時(shí)間，更加確信了這一發(fā)現(xiàn)。數(shù)據(jù)表明，雖然有很長(zhǎng)一段時(shí)間，宇宙的膨脹速度都在放緩，但它在數(shù)十億年前開始加速。

科學(xué)家們可以確定得是，不管到底是什么東西導(dǎo)致的加速，這個(gè)東西目前約占宇宙總物質(zhì)和能量的68％，但到目前為止，我們就沒有更多了解了。探索暗能量的性質(zhì)和作用將是WFIRST的主要目標(biāo)之一?？茖W(xué)家們將使用三種勘測(cè)方式，從不同角度進(jìn)行探查。該任務(wù)的兩個(gè)大區(qū)域調(diào)查將測(cè)量數(shù)億個(gè)星系的形狀，并找到數(shù)千萬個(gè)星系的距離，把WFIRST的寬視野圖像轉(zhuǎn)換成三維地圖，以測(cè)量宇宙的膨脹和其中星系的增長(zhǎng)。WFIRST將幫助我們了解過去暗能量如何影響了宇宙的膨脹，揭示暗能量如何影響宇宙的未來。

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對(duì)宇宙的新視角

當(dāng)哈勃在紅外線，可見光和紫外線下觀察宇宙時(shí)，WFIRST將被調(diào)整為看到比哈勃所能觀察到的稍寬的紅外光范圍。通過檢測(cè)更多的光譜，哈勃可以對(duì)宇宙中各個(gè)物體的許多工作過程進(jìn)行更全面的描繪。WFIRST的設(shè)計(jì)專門用于擴(kuò)展哈勃望遠(yuǎn)鏡的紅外觀測(cè)結(jié)果，因?yàn)閷?duì)紅外宇宙進(jìn)行大量調(diào)查將使我們能夠看到之前很難或無法觀察到的空間區(qū)域中的大量宇宙物體和它們發(fā)生的微妙變化。

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WFIRST的紅外功能還將為人們提供一個(gè)近距離觀察物體的新視角。我們銀河系的中心密集地分布著豐富的目標(biāo)，卻被遮蔽可見光的塵埃遮住。作為一架紅外望遠(yuǎn)鏡，WFIRST可以用熱視鏡透過塵埃進(jìn)行觀察，讓我們對(duì)銀河系的內(nèi)部有新的認(rèn)識(shí)。

這些觀察將使天文學(xué)家能夠研究恒星的演化-恒星的誕生，生命和死亡。WFIRST還計(jì)劃擴(kuò)大太陽系外系外行星的數(shù)量，屆時(shí)將發(fā)現(xiàn)數(shù)千個(gè)不同于目前已知的4100個(gè)系外行星的行星。目前已知的大多數(shù)系外行星要么離它們的主恒星非常近，要么是繞其軌道運(yùn)行的大行星。哈勃望遠(yuǎn)鏡直接使用日冕儀（可以屏蔽強(qiáng)光）觀測(cè)了其中一些行星。WFIRST將在此技術(shù)的基礎(chǔ)上制造一種能更好屏蔽強(qiáng)光的日冕儀。

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尋找珍惜樣本

科學(xué)家還將利用WFIRST的宇宙調(diào)查獲得宇宙中某些最極端物體的大量樣本，比如類星體（具有超明亮中心的活躍星系）。精確定位它們的位置使哈勃望遠(yuǎn)鏡和其他望遠(yuǎn)鏡能夠進(jìn)行后續(xù)的詳細(xì)觀察。這些研究將使天文學(xué)家能夠?qū)⑿窍瞪L(zhǎng)的歷史和宇宙的演化拼湊在一起。

為了使這些研究成為可能，WFIRST將比哈勃望遠(yuǎn)鏡更遠(yuǎn)離地球運(yùn)行。哈勃在我們上方約340英里處運(yùn)行，而WFIRST將位于距地球約930,000英里（150萬公里）的位置，方向與太陽相反。在這個(gè)特殊的空間中，稱為第二個(gè)太陽地球拉格朗日點(diǎn)（L2），來自太陽和地球的引力平衡，使航天器保持相對(duì)穩(wěn)定的軌道。

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在L2附近，WFIRST將與太陽同步繞地球公轉(zhuǎn)，使用遮陽板來阻擋陽光并保持航天器涼爽。在這個(gè)有利位置，WFIRST可以在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)地觀察大片天空。

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該圖像比較了仙女座星系和天空中月球的視在大小，證明了WFIRST將產(chǎn)生的觀測(cè)類型。哈勃望遠(yuǎn)鏡在2010年至2013年之間花費(fèi)了超過650個(gè)小時(shí)的時(shí)間才能制作出藍(lán)綠色輪廓圖像的一部分，但計(jì)算表明WFIRST可以在三個(gè)小時(shí)或更短的時(shí)間內(nèi)觀測(cè)到同一區(qū)域。WFIRST的紅外觀測(cè)還將使我們能夠透過遮蓋塵埃的方式進(jìn)行觀察，以幫助我們進(jìn)一步了解行星，恒星和星系的性質(zhì)。圖片來源：背景圖片：《數(shù)字化天空調(diào)查》和R. Gendler；月球影像：NASA，GSFC和亞利桑那州立大學(xué)；WFIRST模擬：NASA，STScI和BF Williams（華盛頓大學(xué)）

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巨大的掛毯

為了收集盡可能多的光，望遠(yuǎn)鏡需要大的主鏡。因?yàn)閃FIRST和Hubble都有一個(gè)寬度為2.4米—（7.9英尺）的主鏡，它們收集的光量相同。盡管尺寸相同，由于技術(shù)的進(jìn)步，WFIRST的鏡子只有哈勃望遠(yuǎn)鏡重量的四分之一。

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與哈勃類似的光收集，分辨率和紅外功能的重疊，我們對(duì)WFIRST的期望值還是挺高的。例如，哈勃拍攝了一張我們鄰近仙女座星系的全景照片作為哈勃仙女座星系庫(PHAT)項(xiàng)目的一部分。科學(xué)家通過在三年的時(shí)間內(nèi)拍攝了7398次曝光，匯編了PHAT圖像。WFIRST則能以1000倍的速度復(fù)制哈勃的PHAT圖像。這種觀察可以揭示恒星如何隨時(shí)間變化并影響它們所在的星系。

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WFIRST受益于30年來重大技術(shù)進(jìn)步，但是哈勃望遠(yuǎn)鏡將繼續(xù)改變我們對(duì)宇宙的理解。在未來幾年中，WFIRST的大量紅外調(diào)查將揭示有趣的目標(biāo)，以供其他特派團(tuán)跟進(jìn)。哈勃望遠(yuǎn)鏡可以在其他波長(zhǎng)的光中觀察目標(biāo)，并將提供紫外線宇宙的唯一高分辨率視圖。詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡可以進(jìn)行更深入的詳細(xì)觀測(cè)。將WFIRST的發(fā)現(xiàn)與哈勃和韋伯的發(fā)現(xiàn)相結(jié)合，可能會(huì)徹底改變我們對(duì)宇宙眾多領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)。

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“ WFIRST的調(diào)查并不需要我們確切地知道何時(shí)何地尋找令人興奮的發(fā)現(xiàn)-我們將不僅限于在宇宙的燈柱下看，” WFIRST的項(xiàng)目副科學(xué)家朱達(dá)·麥肯納里（Julie McEnery）說?！叭蝿?wù)將打開泛光燈，以便我們可以全新的方式探索宇宙?！?/span>

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WFIRST項(xiàng)目的科學(xué)家朱莉·麥克內(nèi)利說:“我們不需要確切地知道何時(shí)何地去尋找令人激動(dòng)的發(fā)現(xiàn)。我們不會(huì)局限于在已開發(fā)領(lǐng)域和方式下尋找新事物，而是去擴(kuò)寬，以一種全新的方式探索宇宙?！?/span>

作者: ?Ashley Balzer

FY: Margaret

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