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高處不勝寒

（2007年03月28日 15:13:52） 來源︰謝懿

□作者:

[1]

　　一架望遠鏡在太空中年久失修，另一架則在地面上泥足深陷。馬蒂亞斯‧芒頓（Mattias Mountain）這位被每個人都看好的空間望遠鏡的新掌門人任重而道遠。
　　
　　坐在散落著程序表格和組織示意圖的辦公桌旁，馬蒂亞斯‧芒頓看起來很興奮。他剛剛成為了空間望遠鏡研究所的所長，此時這個具有25年歷史的研究所正在經歷一個巨大的轉變——從管理在空間天文學中立下汗馬功勞的哈勃空間望遠鏡到設計它的繼任者詹姆斯‧韋伯空間望遠鏡（James Webb Space Telescope，JWST）。在哈勃因老化面臨維修而JWST進度落後並且預算超支的情況下，研究所的前景看上去不容樂觀。芒頓承認他的一些朋友對他接受這個職位表示疑問，但是他告訴他們︰“如果我認為這是一條死路，那麼我就不會到這里來。”
　　在與美國航宇局的合約下，這個400人的研究所負責研制建造了價值15億美元的哈勃空間望遠鏡。當1990年航天飛機把哈勃空間望遠鏡送入空間軌道之日起，它標志著空間天文學進入了全新的一頁——盡管開始的時候有一些紕漏。哈勃2.4米主鏡的曲率誤差使得光線無法匯集到一個焦點上。直到 1993年航天飛機為它安裝了光學改正裝置之後，這嶄新的一頁才算真正翻開。
　　

　　那是一個改變人類對宇宙認識的年代。哈勃望遠鏡將宇宙的年齡限制在130～140億年之間，探測了星系的核心，揭開了新誕生恆星周圍的塵埃繭，幫助確定了宇宙正在加速膨脹，搜索了宇宙年齡小于10億年時最深最黑暗處的原始星系踫撞。那時是研究所的黃金時期，擁有數據的管理權，而且還吸引著公眾的目光。除了精彩的照片之外，每年基于哈勃觀測數據的科學論文就有400～600篇。
　　希望哈勃能繼續工作到2010年，研究所計劃了第五次航天飛機任務，包括更換老化的電池和陀螺儀，以及添置新的設備。樂觀的是，美國航宇局局長格里芬已經表示將于2008年5月派航天飛機修復老化的哈勃空間望遠鏡，將它的壽命延長到下一個十年。
　　

　　
　　在虛空中尋覓
　　對研究所而言更關鍵的是JWST的預算問題，這個項目耗資35億美元，計劃于2011年發射。盡管並不是哈勃的直接繼任者——JWST將主要集中在紅外波段——美國天文學家仍然把它放在了2000年公布的“十年規劃”的第一位。這架6.5米的望遠鏡的潛在科學目標令人激動不已︰觀測恆星周圍行星的運動以及宇宙中一代星系的形成。但是預算超支迫使天文學家考慮降低整個望遠鏡的靈敏度，而且可能從整體上削減搭載的儀器設備。
　　好消息是發射的時間會推遲到2013年。但是對于研究所而言，這意味著一段漫長的沉默期，畢竟他們已經習慣了向全世界的天文學家發布觀測數據。不過芒頓並沒有為此感到擔心︰“整個研究所的氛圍還是比較樂觀的。現在我不會說他們非常樂觀，畢竟美國航宇局在這個地方給預算是加了限制，而且對于他們而言這完全是一種新的局面。”
　　作為雙子天文台的前台長，他管理著夏威夷和智利的兩架8米望遠鏡，芒頓對來自預算和儀器設備的挑戰並不陌生。在雙子天文台的時候，他意識到預算上的限制同時也是創造力的源頭。“我充分信任科學家、工程師和項目管理者之間的伙伴關系，”他說，“對我而言這是具有創造力的。”
　　

　　
　　遠大的未來
　　芒頓的確需要創造力來渡過眼前的難關。剛當選的美國天文學會主席、得克薩斯州大學的克雷格‧惠勒（Craig Wheeler）告誡說︰“我沒有任何特別的理由認為他無法勝任，但是我不知道他曾經是否面對過如此這般的挑戰。毫無疑問這是一項無比艱巨的任務。”
　　然而，芒頓以前的許多同事卻對他充滿信心，認為他可以克服一切困難。“馬蒂亞斯的真正能力在于他不會失去對遠大未來的洞察力，”負責智利雙子天文台的菲爾‧普科斯勒（Phil Puxley）說，“他曾經在很緊的時間表以及巨大的預算壓力下管理建造過儀器設備和望遠鏡。能做到一次已經非常罕見了，現在他正在做第二次。”
　　芒頓承認，預算超支並沒有看上去的那麼嚴重。如果你問一個承包商可能的最大成本是什麼，他們總是會告訴你最壞的情況。當你加上其他承包商的估計、發射成本以及無法預料的技術問題，預算會超支大約10億美元。但是他指出真正超支的部分大約是5億美元——而且不管出乎意料與否，科學家之間削減這個項目開支的競爭正在進行。
　　

　　無論真實的數據是多少，芒頓作為其中成員之一的JWST科學工作組從去年5月份以來一直處于緊張的工作中，期望在盡可能保證原有科學目標的前提下節省開支。一個方案是將整個望遠鏡的直徑削減到4米，但是這個方案很快就被否決了。另一個方案是僅僅對鏡面進行一次拋光而不是兩次，顯然這樣可以保持原來的口徑，但是會降低對波長小于1.7微米包括可見光波段的靈敏度。JWST的設計波段為0.6～28微米，但是它主要還是一架紅外望遠鏡，因此損失可見光波段並不會有太大影響。“1.7微米以上，JWST是所向披靡的，”芒頓說，“我的觀點是你不需要可見光部分。”
　　對此並不是每個人都同意。“在光學波段還有很多問題有待解決，”前哈勃項目科學家、馮德皮爾特大學的羅伯特‧奧戴爾（Robert O'Dell）說︰“JWST在光學波段的缺失意味著屆時沒有一架望遠鏡能做我們現在可以做的事情。這個損失是嚴重的。”
　　其他人則警告可能出現的觀測“斷層”，特別是哈勃在JWST運轉前退役的話。未來對確定宇宙加速膨脹的Ia型超新星的觀測將專注于加速開始的時間，並將提供有關驅動宇宙加速膨脹的暗能量本質的信息。1998年第一個公布超新星結果的、空間望遠鏡研究所的亞當‧瑞斯（Adam Riess）說，損失0.6～0.8微米的可見光波段並不是一場悲劇，但是失去0.8～1.2微米的紅外波段將是一場災難，而且“這將使得我們沒有一個天文台能填補這個空隙”。芒頓指出，JWST的觀測範圍可以達到0.6微米，但是缺少了第二次拋光，望遠鏡的表現會打折扣。他說，天文學家將不得不接受在這個波段上的犧牲。
　　此外，與哈勃不同的是，JWST一旦發射之後可能會更麻煩。因為JWST將被發射到距離地球150萬千米的地方，到時候根本無法執行救援任務。這就要求望遠鏡必須沒有瑕疵，而且任何一部分都不能過早的失靈。芒頓知道研究所不能沉浸在往日的榮譽中。“這是一個成功的研究所，有著非常積極的團隊，而且他們認為過去的成就證明了他們繼續存在的意義，”他說，“這是可以理解的，但是還不夠充分。我們必須靠自己去創造未來。”

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