“蓝色计划”旨在拍摄孪生地球的第一张快照

今天宣布的一项新任务旨在拍摄半人马座阿尔法星系统的照片，该系统拥有距离我们太阳系最近的两颗类太阳恒星。

该望远镜将寻找并拍摄第一张可能适宜居住的系外行星的光学图像，研究小组希望拍摄结果能够显示出一个类似于旅行者号探测器拍摄的著名地球照片的“暗淡蓝点”。

该私人资助项目名为“蓝色计划”，旨在短短几年内将望远镜送入轨道——对于太空望远镜而言，这只是很短的时间。

Project Blue 团队拥有全明星科学家阵容。Project Blue 的领导者之一是 BoldlyGo 研究所现任首席执行官 Jon Morse，他曾担任 NASA 天体物理学主任。其他大学和团体也加入了这项任务，包括马萨诸塞大学洛厄尔分校、SETI 研究所等。

莫尔斯对《大众科学》表示：“我们相信，利用私人资金我们可以实现这一目标，而且我们会尽快实现这一目标。”

“这是相当雄心勃勃的计划，”美国宇航局开普勒科学团队成员史蒂夫·豪威尔 (S​​teve Howell) 表示，他并未参与“蓝色计划”。“但没关系，我们应该做雄心勃勃的事情。”

为什么是半人马座阿尔法星？

之所以选择半人马座阿尔法星，部分原因是它距离我们自己的太阳系非常近。隔壁有一颗宜居行星的想法很有吸引力。尽管科学家还不知道半人马座阿尔法星是否有行星，但开普勒望远镜的数据表明，银河系中的每颗恒星平均都有至少一颗行星围绕其运行。

半人马座星系的恒星也因其大小而提供了独特的机会。如果其中任何一颗恒星周围都有一颗岩石行星，那么宜居带距离恒星足够远，理论上望远镜可以将行星反射的光与其所绕恒星的光区分开来。

如果行星距离更远，或者恒星较小，比如比邻星，那么寻找比邻星的难度就会大得多。比邻星是另一颗非常靠近太阳的恒星，我们现在知道它的宜居带中有一个地球大小的行星。研究人员表示，比邻星并不是一个好的候选者，部分原因是行星和恒星之间的距离太近了。

此外，“事实上，半人马座阿尔法星上确实有两颗恒星，这就像两次抛硬币，”莫尔斯说。“有四种可能的结果，其中只有一种是零，所以我们希望至少有一颗恒星周围有类地行星，也可能两颗都有，这将是一个惊人的发现。”

工作原理

“如果你从其他恒星系统观察地球，你会发现地球在可见光光谱中的亮度比我们的太阳暗 10 亿到 100 亿倍，”参与“蓝色计划”的马萨诸塞大学洛厄尔分校物理学家 Supriya Chakrabarti 说道。这使得从远处识别和拍摄像地球这样的行星变得极其困难。“蓝色计划”计划使用日冕仪来尝试辨认出这颗暗淡的行星，该团队希望它绕着其中一颗恒星运行。

日冕仪的概念由来已久。顾名思义，它曾用于检查日冕，方法是遮挡太阳其他部分的光线。现在，来自世界各地的研究人员正在寻求重新利用这项技术来遮挡来自更遥远恒星的光线，让他们能够看到通常可能被其恒星的亮度淹没的行星等物体。

科学家还必须制造一种可以长时间聚焦恒星而完全不晃动的仪器。

“这就像确保你的手在拍照时不会抖动，”Chakrabarti 说。

精细调节的聚焦能力和日冕仪，以及可以帮助图像聚焦的可变形镜，正在世界各地的实验室中顺利开发，但它们需要结合起来并发射才能使这次任务成功。

查克拉巴蒂已经在一些短期火箭试验中测试了该望远镜的上述三个方面（该望远镜将配备 18 英寸的镜子）。下一步将把该望远镜技术的原型发射到气象气球中，以查看这些组件在近太空环境中的运行情况。

然后，计划组装望远镜，用商业火箭将其​​送入近地轨道，类似于现有的卫星。该项目尚未确定航天器和发射公司，但“蓝色计划”希望在大约三年内准备好一个可供发射的系统，然后运行两年，拍摄半人马座系统的照片，寻找行星。

最终成本仍在敲定中，但莫尔斯估计将达到数千万美元。这不是一笔小数目，但远不及建造哈勃等更通用的太空望远镜所需的数十亿美元。目标是建造望远镜的成本约为 5000 万美元，或者希望更低。

“如果你建造一个非常具体、只为一个目标的东西，那么它比建造一个更大的目标，比如做一般科学研究或观察许多恒星的东西要容易得多，”豪威尔说。“原则上，我认为这很容易做到。好吧，也许不容易。但这是可以做到的。”

竞争对手

蓝色计划并不是唯一一个致力于拍摄系外行星的项目。美国宇航局的广角红外巡天望远镜 (WFIRST) 应该有能力拍摄系外行星，但哈勃望远镜和尚未发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜的继任者预计要到 2020 年代才会发射。

其他计划则更加遥远和昂贵。NASA 提出的 EXO-C 项目也将研究系外行星，耗资约 10 亿美元，目前只有在 WFIRST 无法继续推进的情况下才有机会飞行。

私人企业也将目光投向了半人马座阿尔法星。尤里·米尔纳的突破：StarShot 将向半人马座阿尔法星发射数千个微型探测器，以拍摄近距离照片和测量该系统。但该项目需要数年时间才能建造和发射，前往半人马座阿尔法星大约需要 20 年（乐观估计），而且将耗资超过 1 亿美元。

眼见为实

蓝色计划旨在以最便宜、最有效的方式直接拍摄半人马座系统中可能类似地球的行星的图像。

但类地行星有很多含义，虽然找到与地球完全相同的行星是一件很棒的事情，但在像我们这样浩瀚的宇宙中，还是有一些余地的。他们希望看到的是一颗大小约为地球一半到一倍半的行星，大到足以拥有大气层，但又不会大到无法承受重力。他们希望这颗行星在宜居带内绕恒星运行，那里的表面可以存在液态水。

莫尔斯表示，液态水丰富是他们在行星上寻找的关键特征之一。如果他们发现一颗行星带有蓝色色调，表明存在液态水，他们也会留意云层和相对温和的温室气体效应（想想地球，而不是金星）。

在如此近的距离内发现地球的孪生兄弟将会令人兴奋，但即使该团队成功了，也不要指望能获得高水平的细节。最终的图像可能只是一个小点，但这个点可以引出更大的东西。

“如果我们在半人马座恒星周围发现一个淡蓝色圆点，那么建造更大设施的紧迫性、对它进行更多表征并最终希望看到天气模式、山脉或大陆，我们将看到人们对做这种事情更感兴趣，”莫尔斯说。“这就是我们希望产生的影响。”

2016 年 10 月 11 日下午 2:35 更正：本文的早期版本称，蓝色计划的望远镜将拍摄任何系外行星的第一张光学图像。事实上，其他望远镜也拍摄过系外行星的图像，但蓝色计划的目标是拍摄可能适合居住的系外行星的第一张快照。本文已更新以纠正这一误解。