继哈勃之后：这台加拿大望远镜可以填补未来的“紫外线空白”
CASTOR 团队很快将寻求资金支持，为2029 年计划中的发射做准备。
加拿大 CASTOR 望远镜（即用于光学和紫外线研究的宇宙学高级巡天望远镜）的设计图。
(图片来源：CASTOR 团队）
从地球表面看不到紫外线宇宙，我们所看到的大部分都来自一个轨道天文台，而这个天文台可能在短短几年内就会退役。
哈勃太空望远镜状况依旧良好，可能会持续到 2030 年代，但是它正逐渐被拖回地球大气层。自 2009 年以来，即美国国家航空航天局（NASA）航天飞机舰队退役前两年，还没有任何航天器能够造访哈勃。目前已有再次翻新哈勃的早期计划，可能会使用 SpaceX 的 "龙 "运载火箭。但与此同时，哈勃最终的退役可能会留下一个巨大的缺口。
哈勃视力敏锐，具备紫外线视野。地球的大气层阻挡了大部分紫外线，因此需要一台太空望远镜，才能真正观测到天文学家想通过这些波长观测的年轻、炙热的恒星--或是正在成长的黑洞，又或是深空中的爆炸。(现在在航天器上也有其他的紫外线望远镜，但它们的任务往往很有局限，不像哈勃那样可以横跨整个宇宙）。
因此，一个由 100 名天文学家组成的团队认为，现在是时候为 2029 年飞行的新型紫外线望远镜提供资金了。设计已就绪，国际合作伙伴和工业合作伙伴也已排好队。但是，加拿大政府必须承诺为CASTOR望远镜下一阶段的实施提供资金支持，加拿大天文学界在 2020 年 12 月发布的上一份规划报告中将此视为重中之重。
加拿大天文学会（CACSA）主席、安大略西部大学（Western University）天体物理学家萨拉-加拉格尔（Sarah Gallagher）说：“哈勃已经快 30 岁了，它是一个了不起的主力，但它不会永远存在。”
加拉格尔告诉太空网，“基于我们所做的所有工作，我们现在的处境真的很好，我们选择量身定制要求，使其真正适合这个利基市场。从科学角度来说，这着实令人兴奋。”
CASTOR 是 "用于光学和紫外线研究的宇宙学高级巡天望远镜"（Cosmological Advanced Survey Telescope for Optical and UV Research）的缩写。计划中的这个 3 英尺宽（1 米）的天文台是新一代望远镜的一部分，它将大量功能装进一个小包装中。只需花费约 3.5 亿美元（4.8 亿加元）--大约相当于哈勃望远镜的年平均成本，还不包括五次航天飞机维修任务。(根据美国国家航空航天局（NASA）上个月更新的数据，哈勃望远镜自 1977 年开始研发以来，按定值美元计算，总成本约为 160 亿美元）。
加拿大天文学家希望领导这架预计飞行高度约为 500 英里（800 公里）的地球轨道望远镜，其高度是国际空间站（ISS）的两倍。加拿大将承担大约 60% 的费用（3 亿加元），其余部分将由国际合作伙伴提供。霍尼韦尔（Honeywell）、ABB 和麦哲伦（Magellan）等加拿大大公司或分公司已准备好在接到要求时开始工作。英国航天局、美国国家航空航天局喷气推进实验室以及法国、西班牙、以色列等国的航天部门都希望参与其中，发射台可能设在印度或韩国。
哈勃太空望远镜在地球轨道上盘旋的图像。(图片来源：美国国家航空航天局）
加拿大议会目前正在制定将于春季公布的 2024 年度预算，目前议会正在审议是否进行资助。CASTOR 团队在 8 月份提交的一份预算前文件中称，这项任务将 "巩固加拿大在天文学领域的全球领导地位"，并使加拿大在数十年的研究和对其他重大努力的贡献之后，终于第一次领导了一个国际天文学项目。这也是一个庞大的研究团队：加拿大航天局（CSA）、加拿大国家研究委员会、加拿大天文学会以及该国多所大学代表都参与其中。
顺便提一句，加拿大是一个以精明著称的国家，全国仅 4000 万人口，用着有限的税款在太空下注。自 1984 年以来，Canadarm 机械臂系列已经为加拿大赢得了宇航员席位；仅 2023 年一年，美国国家航空航天局就因此承诺，会将加拿大航天局宇航员杰里米-汉森（Jeremy Hansen）送上月球执行阿耳特弥斯 2 号任务，同时还承诺为加拿大航天局宇航员詹妮-吉本斯（Jenni Gibbons）提供后备资金。CSA 的宇航员乔希-库特拉克（Josh Kutryk）也将于 2025 年飞往国际空间站。
哈勃太空望远镜研究了两个引人注目的行星状星云：蝴蝶星云和另一个类似宝石虫的星云。(图片来源：NASA、ESA 和 J. Kastner（RIT）
今年还发布了一系列其他太空公告。其中包括承诺更新加拿大的发射规则，以支持商业火箭。加拿大还承诺会提供资金，延长和更新雷达卫星地球观测系列，该系列长期以来对军事和气候变化观测至关重要。加拿大甚至承诺将提供新的 "月球多功能车"，以支持阿耳特弥斯计划的登月宇航员，并继续资助将于 2026 年发射的小型漫游车。(该漫游车的科学团队由美国西部大学教授戈登-奥辛斯基（Gordon Osinski）领导，他经常为美国国家航空航天局（NASA）和美国航天局（CSA）的宇航员讲授地质学知识，一些宇航员还和他一起前往地球上的偏远地区探险）。
虽然 CASTOR 的反射镜比哈勃小，但探测器可以用光学和紫外线观测到更广阔的天空。例如，在紫外线下立刻观测到大片天空，将使天文学家能够关注宇宙中迅速变化的部分：“这些通常都是非常令人兴奋的，比如物质爆炸。我们喜欢宇宙爆炸。”加拉格尔说，“快速探测到这种爆炸能使强大的地面仪器（如寻找引力波的 LIGO）跟进这些发现。”
此外，在大范围内研究紫外线波长还能使 CASTOR 与天文学家正在进行的另外两项大范围任务相辅相成。欧洲航天局的欧几里德望远镜于今年 7 月发射升空，目前已经开始提供光学和近红外图像。2027 年，美国宇航局寻找红外线的南希-格蕾丝-罗曼太空望远镜将跟随欧几里得到达拉格朗日点 2。这是一个引力稳定的轨道，距离我们一百万英里（150 万公里），位于太阳的另一侧。’
加拉格尔表示，如果这三台望远镜能够在2029年欧几里得的主要任务到期之前实时合作，那将是最理想的——当然，如果需要的话，CASTOR可以在事后跟进欧几里得的工作。
她还说道：“CASTOR、欧几里得和罗曼望远镜的美妙之处在于，它们分别聚焦于不同部分、不同颜色，因此将它们三者结合在一起，效果会更好，因为你能获得更多的信息。”她还表示："紫外线视图将提供关于星系种群（老恒星与年轻恒星）或由黑洞驱动的类星体来源的额外信息。”
加拉格尔继续说道：“我尤为感兴趣的是，这些物体会随着时间的推移而发生变化。因此，如果回到过去，一遍又一遍地重访，看到它们变得稍亮一些......就可以发现它们是如何随着颜色的变化而变化的。这可以让你了解为黑洞提供营养的系统的整体结构。”
第 0 阶段，即望远镜的任务分析和确定阶段，已于 7 月份完成，CASTOR 团队一直忙于为其提交预算收集支持。他们咨询了多国会议员。13 所不同大学的研究院副院长以及加拿大物理学家协会都发来了支持信。加拉格尔本人在今年秋天举行的年度太空会议上会见了加拿大各地的代表，继续讨论资金问题。
电磁频谱图。(图片来源：盖蒂图片社）
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加拉格尔说，“这是一个经过充分研究的项目。很多技术风险都已消除。这一科学案例十分令人兴奋。这就是为什么我们能够让这些合作伙伴加入进来。”不过她也承认，还不能保证一定能为此研究获得资金。
“老实说，与我们交谈过的每个人都对此感到十分兴奋。不过这也是一个艰难的预算周期，我们意识到还有很多重要的事情要优先完成。但我认为，加拿大确实能在这项研究中成为令人兴奋的世界级任务的领导者，有可能在所有不同领域培养和激励下一代，这真的是太棒了。”
BY: Elizabeth Howell
FY: 33
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