NAS 的报告为美国的系外行星研究领域制定了新的目标（图片来源：pixabay）
美国国家科学院（NAS）曾在2018年发布了一份经美国国会授权的报告，该报告为美国天文学界制定出了新的十年目标。其中值得关注的是，NAS 的报告认为，美国国家航空航天局（NASA）应将其系外行星研究预算的重点放在大型空中基地和地面望远镜上。与此同时，报告还呼吁不同领域的科学家们应该积极开展跨学科合作，建造一款可直接看到系外行星的太空望远镜。
多年以来，科学家曾向太空发送过各种信号，也曾在外星探测器发回的数据里寻找各类证据，甚至是让火箭运载记录有人类文明的数据资料前往宇宙，试图与新的文明进行交流。然而这些尝试都没能够推进探索外星生命的计划，似乎在如此广阔的疆域里、在这些数量繁多的星球中，人类就是唯一存在的智慧生命。
最令我们感到疑惑和不解的是，生命真的只存在于地球吗？还是说只是因为我们尚未掌握能够发现外星生命的技术呢？尽管几十年来一无所获，但是人类并未停下寻找外星生命的脚步。例如美国科学院和工程院等机构的一些研究人员就坚持认为，在未来的宇宙探索项目里，宜居星球和外星生命仍然应该作为最重要的部分开展研究。
今天我们已经拥有了更加先进的航天科技，有更好的条件开展相关研究（图片来源：pixabay）
相比较于过去，今天我们已经拥有了更加先进的航天科技，有更好的条件开展相关研究。许多学者认为，以美国国家航空航天局为首，相关部门应该投入更多的精力在建设新的大型观测设备上。无论是开普勒太空望远镜，还是近年来陆续发射的勘测类卫星，它们发回的新数据似乎都在暗示过去的研究与行动并非只是徒劳无功。越来越多的证据表明，一些对宜居星球和外星生命的大胆推测其实有着惊人的预见性。
不过新的问题是，假设外星生命确实以某种形式存在于宇宙的某处，那么我们需要有怎样的设备才能够发现呢？一个最直观的答案就是拥有更大的太空望远镜。如果外星生命只在离太阳最近的恒星附近，那么这个太空望远镜也许只要有四米的口径就足够了。显然，研究者必须考虑到所有的影响因素，例如把不具备生命存在条件的星球和区域去除。这样一来，整个探索所要达到的距离和空间也就相对应地增加和扩大。
如果需要探索到银河系的某一个偏远角落，那么火箭本身可能就需要运送一个有着超过15米口径的太空望远镜。这也是目前人类的火箭技术在理论上能够达到的最大容纳水平。而如果更进一步设想，太空中一个30米以上口径的望远镜肯定要比地面上的观测设备具有更强的观测能力。因为太空望远镜避免了大气散射对于观测结果的影响。另一方面，太空望远镜可以将某一行星系统作为目标，收集和获取大量的统计数据。这也是研究者呼吁建造巨型太空望远镜的原因之一。
一些过去难以实现的构想和项目在今天都已经是能够逐步推进的工程。（图片来源：pixabay）
在可见的观测段，对于追踪复杂的星系、变化中的运行系统，以及寻找其中生命存在的痕迹，巨型的太空望远镜具有其他所有观测设备所不具备的优势。最明显的一点就是，巨大的集光镜部件能够带来更加精细和清晰的观测结果。但不能忽视的是大型观测设备有着难以运载的缺点。
一些研究人员认为，如果能够利用技术手段，在太空中完成太空望远镜的组装，那么更大型的设备也并非没有发射升天的可能。目前中型火箭的技术成熟，成本相对较低。科学家的一个设想是进行多次中型火箭发射，依次运送各个部件，之后在运行轨道中完成整个大型设备的组装。
这些构想和项目在过去都是难以实现的，但是今天却都已经是能够逐步推进的工程。除了寻找“第二地球”之外，这些设备也能为理论物理学、宇宙学等学科的深入研究提供便利。纵观整个科学史，无论是在哪一个具体的研究领域，人类都没有放弃过对于未知的探索。在巨型太空望远镜的帮助下，也许很快我们就能够收获重大的发现。
原创稿件
制作 叶鹏飞
审校 赵峥 北京师范大学物理系教授
参考文献：National Academies of Sciences, E., & Medicine. (2018). Exoplanet Science Strategy. Washington, DC: The National Academies Press.
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