NASA 的 Prima 太空望远镜将致力于看到詹姆斯·韦伯看不到的东西

美国宇航局 将带着新的脚步向前迈进 空间 望远镜比以往任何时候都更清晰地观察寒冷、布满灰尘的宇宙，追踪有关它的线索 行星从哪里获取水？。

工程师们现在将开发设计并测试用于天体物理学操作的探测远红外任务的技术。以名义 普里马 简而言之，如果通过最终机构审查，该任务可能会在 2030 年代初发射。

Prima 填补了人类太空视野的盲点。今天， 詹姆斯·韦伯太空望远镜 它可以捕捉到令人惊叹的红外图像，地面上的巨型无线电天线可以接收更长、能量更低的信号。但现在没有太空望远镜追踪两者之间的光带。领导该任务科学团队的亚历山德拉·波普 (Alexandra Pope) 表示，通过 Prima，天文学家将首次获得完整的红外覆盖范围。

马萨诸塞大学阿默斯特分校的天文学教授波普说：“大约五年前，随着詹姆斯·韦伯太空望远镜的发射，我们加深了对宇宙的了解。” 一份声明。 “但我们也发现了韦伯无法解决的各种谜团和问题，因为他看不到光谱的远红外部分。这就是 Prima 的用武之地。”

热物体会发出红外线。虽然肉眼看不到它，但人们却感受到它的温暖。韦伯看到的主要是较短的红外波，但 Prima 将瞄准较长的“远红外”波，范围从人类头发的三分之一厚度到两张堆叠纸的厚度。

冰冷的气体和尘埃在这长光照射下熠熠生辉，显得弥足珍贵。宇宙尘埃阻挡普通光，就像烟雾可以隐藏火焰一样。但远红外光可以穿过这些尘埃，因此天文学家可以探测到它。 新生明星不断增长的黑洞, 和 星球建筑材料 否则它将保持秘密。

天文学家之前曾试图看到这种光，但大自然正在与他们作斗争。 地球空气中的水蒸气 它吸收大部分远红外光，因此地面望远镜只能捕获一小部分光。所有热的东西，包括望远镜本身，都会发出红外线，这种亮度淹没了来自太空的微弱信号。欧洲的赫歇尔太空望远镜和美国宇航局的索菲亚望远镜乘坐改装的大型喷气式飞机飞行，研究了远红外光，但已不再使用。从那时起，只有高空飞行的气球和山顶的仪器才能看到这个波段的部分区域。

Prima 预计将超越其前辈，其理念始于咖啡。 1999 年，加州理工学院物理学家 Jonas Zmuidzinas 和 NASA 喷气推进实验室工程师 Rick LeDuc 坐在南加州校园附近的皮特笼子里，研究超冷材料如何探测远红外光。在接下来的几年里，他们和同事改进了设计。

Prima 的 1.9 米镜子和传感器将冷却至冰点以下数百度。这应该会使望远镜更加先进。

Zmuidzinas 说：“在这个较少被探索的波段，即远红外线，我们有机会将灵敏度提高约 1000 倍。”他说。 “这非常罕见。”

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Prima 是 NASA 的一项新型任务，称为“探测器探索者”。这些任务填补了美国宇航局小型、频繁的科学任务与韦伯和最近发射的大型旗舰天文台之间的中间地带。 南希·格雷斯·罗马太空望远镜。一个由美国顶尖科学家组成的小组将于 2020 年提出这一类别，以便 NASA 能够以更低的价格执行影响更大的科学任务。

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NASA 将 Prima 的预算上限定为 12 亿美元，其中不包括实际的火箭发射。这个价格只是该机构在韦伯身上花费的近 100 亿美元的一小部分。

Prima 的科学团队将研究三大问题：

• 行星如何获得水和空气？该天文台将研究围绕年轻恒星形成行星的约 200 个气体和尘埃盘。它将 跟踪水在哪里 以及它如何到达可以支持生命的行星。

• 星系和它们的巨大黑洞是如何一起成长的？几乎每个大星系的中心都有一个超大质量黑洞。 Prima将回顾宇宙最稠密的时期，即大约90亿至30亿年前，以了解这些对如何一步步成长。

• 宇宙的组成部分从何而来？ 大爆炸 大部分生产 氢和氦。然后恒星创造了生命所需的碳、氧和其他元素，而这些物质大部分变成了尘埃。普里玛将检查这些灰尘来追踪故事。

目前，波普正在为长远发展做准备。他的学生将帮助开发分析望远镜数据所需的工具。

“未来十年我们需要为此培训员工，”他说。 “我们将增加一些博士后研究人员和研究生，我将能够招募一小群本科生，他们可以从事 Prima 科学分析的小部分。”