前谷歌CEO资助建造比哈勃更大的私人太空望远镜

在近日举行的美国天文学会会议上，由亿万富翁埃里克·施密特（前谷歌CEO）和妻子温迪·施密特支持的施密特科学基金会宣布了一项天文学领域史上最大规模的私人投资之一：资助一个比美国宇航局哈勃太空望远镜更大的轨道天文台，同时资助建造三个新型地面观测站。该项目计划在本十年末让这四个组件全部投入运行。
施密特科学基金会总裁斯图尔特·费尔德曼表示：“我们正在为宇宙提供一组新的观测窗口。”这些望远镜的使用时间将向全球科学家开放，收集的数据将存入关联数据库。基金会虽未透露具体投资金额，但费尔德曼称仅名为“拉祖利”（Lazuli）的太空望远镜就将耗资数亿美元。
埃里克·施密特是全球最富有的人之一，据彭博社数据，其净资产达530亿美元。他和妻子长期支持科学事业：他们创立了施密特海洋研究所，上个月还参与捐赠10亿美元用于在瑞士欧洲核子研究中心（CERN）建造新的巨型对撞机。除天体物理学外，施密特科学基金会还资助人工智能、生物学和气候科学研究。
慈善家在天文学史上一直扮演重要角色。实业家詹姆斯·利克的资金促成了1888年加州91厘米透镜望远镜的建造，当时是世界领先水平；石油商威廉·凯克的捐赠促成了夏威夷同名的两台10米望远镜，至今仍是世界上最强大的望远镜之一。加州大学天文台主任布鲁斯·麦金托什表示，施密特科学基金会的新观测站延续了这一传统，“同时这也是一种新方式——融入现代开放科学理念，打造国家资源和协调的观测系统，而非针对特定大学的单个项目。”
通过这项新投资，施密特科学基金会将成为三个地面仪器（均为大学项目）开发的唯一或主要资助者。拉祖利望远镜由基金会自行设计，将由尚未公布的承包商建造和发射。费尔德曼说：“我们已让人们着手去做，已有真实协议签署。”
地面的“深综合阵列”（DSA）将由1600个直径6米的射电碟组成，紧密排列在内华达州北部约20公里的区域。这些碟形天线协同工作，每15分钟拍摄一张射电天空快照。DSA在探测和定位快速射电暴（来自遥远宇宙的神秘爆发）方面将无与伦比，还能发现脉冲星——快速旋转的恒星残骸，其规律脉冲可用于探测引力波。
“阿格斯阵列”（Argus Array）将在光学波段开展类似工作。它由1200台28厘米望远镜组成，安装在一个朝天的碗状结构中，将在得克萨斯州山顶不间断地记录天空。阿格斯能探测快速变化的现象，如恒星爆发成超新星、中子星碰撞、黑洞撕裂恒星等。研究人员可像播放电影一样前后查看阿格斯数据，了解事件发生前后的情况。
第三个地面项目“大型光纤阵列光谱望远镜”（LFAST）同样采用“多眼”理念。它将由0.76米口径的反射镜组成，可能多达数千个。每个反射镜收集光线后通过光纤传至光谱仪，将光分解为不同波长。足够多的小反射镜使LFAST能收集到与智利在建的欧洲39米极大望远镜相当的光量。LFAST的光谱将帮助天文学家研究系外行星大气的化学成分、寻找生物标志物，以及确定遥远恒星爆发的性质和元素生成。
该系统中最雄心勃勃的部分或许是拉祖利望远镜。太空望远镜长期由政府航天机构主导，通常耗资数十亿美元，耗时十年以上才能发射。已建成的少数私人资助太空望远镜体积小且用途单一。但费尔德曼表示，随着SpaceX等公司发射成本不断降低，施密特科学基金会看到了用更便宜的现成组件设计太空望远镜的机会，同时可较少考虑尺寸和重量。麦金托什称：“拉祖利将是首个真正具有变革意义的私人资助太空望远镜，这是一大步。”
拉祖利望远镜拥有3.1米口径的反射镜，集光面积比2.4米的哈勃望远镜大70%左右，同时配备更先进的传感器。施密特科学基金会天体物理学与空间主任阿皮塔·罗伊说：“它是哈勃当之无愧的继任者。”
用户可自由选择研究方向，但费尔德曼表示拉祖利有望在系外行星科学领域产生影响，探测附近恒星周围的一些岩石行星。它将配备日冕仪（一种遮挡恒星光线的装置），以便直接观测暗淡的行星。通过探测作为宇宙标尺的超新星，拉祖利还将帮助测量宇宙膨胀速度。
所有新仪器都旨在利用“时域天文学”——监测大面积天空以发现突然的爆发或碰撞。例如，即将在未来几个月开始为期10年天空 survey 的维拉·C·鲁宾天文台若发现某个有趣天体突然出现，天文学家可查看阿格斯数据了解鲁宾发现前后该天体的情况；若很有趣，可用LFAST确认其性质和距离，DSA则可寻找射电频谱的辐射。
如果发现真正有趣的现象（如新型超新星或中子星碰撞），还可让拉祖利转向近距离观测。罗伊表示，所有这些都可通过同一在线界面和兼容的数据格式实现，“该系统在时域科学中表现最佳。”
这项投资正值美国政府对天文学的支持变得不稳定之际。卡内基科学研究所天文台主任迈克尔·布兰顿说：“施密特科学基金会无疑在一个非常重要的时刻介入，以维持美国天文学的能力并留住最具雄心的人才。”