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標題: NASA研究新型光學技術尋找外星人家園 [打印本頁]

作者: webbblack8501 時間: 2010-10-1 09:34 標題: NASA研究新型光學技術尋找外星人家園

自20世紀80年代末以來，美國航空航天局（NASA）戈達德太空飛行中心的科學家裡克·萊昂（Rick Lyon），就一直在預研能夠尋找其他恆星周圍行星（即系外行星）的任務和技術。不過直到最近，他才開始相信在他的有生之年，NASA或許真的會發射探測器，去執行系外行星搜尋任務。
萊昂和NASA戈達德太空飛行中心的其他科學家及工程師已經組建了一個團隊，研究3個擬議中的系外行星搜尋任務，它們分別是：系外行星成像日冕儀（Extrasolar Planetary Imaging Coronagraph，EPIC）、新行星觀察者（New Worlds Observer，NWO），以及系外行星刻畫任務（eXtrasolar Planet Characterization，XPC）。

13年前，天文學家發現並確認了太陽系外的第一顆行星。到目前為止，科學家已經證實了大約300顆系外行星，其中大部分是類似於木星的氣體巨行星。不過，大多數行星都不是間接檢測到的，因為這些恆星非常暗，以至於無法直接看到。相反，這些行星的存在是通過它們對主星的引力作用而顯現出來的。

三個擬議中的計劃將採用新技術削弱恆星光芒，從而直接檢測系外行星——這是一項艱巨的挑戰，用戈達德科學家馬克·克萊平（Mark Clampin）的話說，就像「要在一個燈塔旁邊分辨出一隻熒火蟲」。哪個計劃最終將勝出，現在還是未定之數。

削弱星光對於尋找系外行星來說至關重要，因為一顆恆星的星光遠比圍繞這顆恆星的任何行星反射的星光要強烈得多。如果沒有星光削弱技術，系外行星將淹沒在恆星的光芒之中。

消零日冕儀

可見光消零日冕儀（VNC）是一項很有希望的技術，能夠直接檢測到木星大小的氣體巨行星並測量它的性質——這也是EPIC的科學目標之一。

VNC能夠削弱星光，因為波可以彼此干涉並且抵消。對於水波和光波來說，都是如此。如果你往一個平靜的池塘裡同時丟兩塊石頭，你就會看到水波在一些地方相遇時，水面平靜如鏡。在這些地方，一個水波的波峰遇到了另一個水波的波谷，兩者便相互抵消了。

VNC的工作原理也是如此。它將望遠鏡採集的星光一分為二。一束光所經的路線比另一束光稍長一些，因此第一束光的步調便和第二束光錯開了。當兩束光再度匯合的時候，來自恆星的光線便會自行抵消，只剩下來自行星的光線。這種技術被稱為干涉測量（interferometery）。

根據這一構想，VNC將與一台望遠鏡配合，利用干涉測量技術削弱星光，增強恆星周圍區域的對比度。這種方法將讓天文學家能夠拍攝到這顆恆星周圍的行星。

今年，EPIC小組受到國際研發基金會的資助，在一個隔絕振動的真空腔中演示VNC的威力。該實驗的目的是要確認這一技術可以獲得穩定的白光對比度。戈達德太空飛行中心光學部首席技術官佩塔爾·阿爾塞諾維奇（Petar Arsenovic）說：「我們打算在今年讓對比度達到要求。這個技術是相當有可能實現的。」

遮星傘

NWO和XPC則致力於尋找位於主星可居住地帶內的行星，也就是那些有可能維持生命活動的行星。儘管這兩個任務在許多方面都有所不同，但它們都會採用可以展開的大型遮星傘。遮星傘將和望遠鏡編隊飛行，兩者間隔數千千米。

「NWO花形遮星傘的配置，以及位於遮星傘幾何『陰影』中的望遠鏡，讓這套系統能夠在不受星光干擾的條件下，拍攝到距離恆星僅0.05角秒的行星，」NWO小組成員道格·列維通（Doug Leviton）說。「要看清距離一顆恆星0.05角秒遠的行星，就相當於要用肉眼看清坐在足球場另外一側看台上的一位美女的眼睫毛。」

利用這種技術，NWO可以直接拍攝到系外行星，分析它們的光線，特別是尋找水、氧氣和甲烷存在的證據，這些都是生命存在的標誌。

XPC還將配備一個內部日冕儀，這個望遠鏡附件有助於遮擋恆星星光，讓望遠鏡可以分辨圍繞恆星旋轉的行星，甚至尋找生命跡象。

萊昂說：「從原理上講，這些方法全都有效，但它們在成本、技術儲備及風險方面是否切實可行？你又要如何完成組裝及測試？這就是我們做這些研究的目的，也就是明確哪一種方法風險最小，能夠在有限的預算和時間內建造完成，並給NASA、科學界和公眾創造最多的價值。」

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