韋布望遠鏡延期發射，或終結美國空間天文學黃金時代

3月8日，韋布空間望遠鏡運抵諾格公司的潔凈間作進一步的測試。這台望遠鏡的發射日期已經再次推遲到2020年5月。圖片來源：NASA/Chris Gunn

（艾麥樂編譯）作為哈勃空間望遠鏡的繼任者，NASA的韋布空間望遠鏡已經讓天文學家等待了超過一代人的時間。3月27日，天文學家得知他們還得再多等一段時間，因為NASA宣布韋布的發射日期已經從2019年春天推遲到了大概2020年5月——這一延期可能要花費數億美元，突破這台望遠鏡已經高達88億美元的費用上限。雖然現在的上限也是多次突破後不斷修改而來的，但美國立法機構仍將作出選擇：是批准更多資金繼續下去，還是乾脆砍掉這一項目。

這一延期還會危害下一期的《十年調查》。這是美國國家科學院每10年制定一期的戰略規劃，用於評估研究領域概況，並向美國聯邦機構和美國國會提出建議，開發和資助未來幾代地面和空間望遠鏡。按照原計劃，下一期《十年調查》應該在韋布已經發射並開展科學任務之後完成，而現在，作為可以說是最重量級的考慮因素，韋布在下一期《十年調查》規劃期間大概只能在地面待著了。

「確保成功，不冒任何風險」

發射延期的消息，算不上出人意料。作為風險性最高也最為昂貴的部件，韋布望遠鏡上的主鏡和配套科學設備都已建造完成並通過了測試。這些部件今年2月初被運往了諾斯洛普?格魯門公司（Northrop Grumman，簡稱諾格），這家航天企業是韋布望遠鏡的主要承包商。在那裡，這些部件接受了進一步的測試，並與望遠鏡上的其他部件整裝在一起。不過，當月晚些時候，美國政府審計署提醒說，在先前認為比較容易的部件上，該公司的製造進度落後於預期。望遠鏡上的推進器在經過不恰當的清潔後出現滲漏，更換這些推進器耗費了大半年的時間。此外，韋布望遠鏡上網球場大小的5層摺疊式遮陽板，也在一次展開測試中被撕破，對這一問題進行分析和修復都需要耗費時日。

「韋布望遠鏡是NASA科學任務部優先順序別最高的項目，也是美國歷史上最大規模的國際空間科學項目。」下個月即將退休的NASA代局長羅伯特?萊特佛特（Robert Lightfoot）說，「這座空間天文台上的所有硬體都已製造完成——然而，暴露出來的相關配件問題，促使我們將採取必要措施，重新集中精力來完成這座複雜的、雄心勃勃的空間天文台。」

諾格公司發言人蒂姆?佩因特（Tim Paynter）說，該公司「仍將貫徹對NASA的承諾，確保世界上最先進的空間望遠鏡——韋布空間望遠鏡能夠成功地完成整裝、發射和部署」。

據報道，諾格公司現在每天24小時都有團隊在為這台望遠鏡工作，很快NASA戈達德航天中心負責管理韋布項目的其他人員也會加入進來。不過，這些挫折已經讓諾格公司推遲了最為關鍵的終級測試，即把韋布的組件暴露在類似太空的嚴苛真空環境中，並將完全組裝的望遠鏡摺疊起來模擬火箭發射。「所需的時間要比1年前任何人設想的都更久，」NASA戈達德航天中心的天體物理學家約翰?馬瑟（John Mather）說，「但我們必須確保成功。我們已經造好了幾乎所有的東西。我們只是必須確保它能夠在那裡順利工作。不冒任何風險。」

韋布望遠鏡的主鏡已經製造完成，口徑達到6.5米，遠遠超過哈勃空間望遠鏡2.4米的主鏡。圖片來源：維基百科

「大到不能失敗」

韋布望遠鏡的構想最早被人提出，是在將近30年前，哈勃望遠鏡首次亮相之時。如同它的前任一樣，韋布望遠鏡一向被視為是技術傑作，將讓我們朝著理解宇宙向前飛躍一大步。韋布不同於哈勃：哈勃一直停留在低地球軌道，可以通過多次維修任務保持活力；韋布則將駐紮在月球軌道以外，利用它的遮陽板冷卻到接近絕對零度。它的觀測任務將持續5到10年，直到耗盡燃料為止。在如此遙遠的位置上，韋布望遠鏡上頂尖的紅外設備和6.5米口徑的巨型鏡面，將看見哈勃望遠鏡無法看到的東西：宇宙里誕生的第一代恆星和星系，氣體塵埃「胎盤」里正在形成的胚胎恆星系統，以及其他恆星周圍行星的大氣成份。對於天文學家來說，這些拓展視野的觀念對於學科進步至關重要，韋布已經成為他們領域長遠未來的基石：如果把它砍掉，圍繞它的所有計劃都將崩塌。

「讓韋布望遠鏡這一個單一任務處於主導地位，可能不是一件好事。」哈佛-史密松天體物理中心的馬丁?埃爾維斯（Martin Elvis）說，「它形成了一個『大到不能失敗』的局面，因為它必須不能失敗，所以你實際上不可能威脅說要取消它，而且為了確保它能夠成功，人們寧肯過於謹慎也不願意冒險。更加謹慎意味著要進行更多的測試，意味著要花更多的錢，而你必須提供這些資金來避免失敗，結果就會陷入成本飆升的惡性循環。」況且，韋布望遠鏡最終仍有可能因為發射失敗而被炸成碎片或沉入海底，或者在精心設計的變形展開步驟中遇到意外而變成漂泊在太空毫無用處的垃圾。火箭學或許是一門科學，但絕對不是百分百完美。

早在2000年的《十年調查》中，美國天文學家就把韋布列為新千年頭10年的最高優先事項。當時這台望遠鏡的預期成本大約是10億美元。然而，到了2010年的下一期《十年調查》，該項目已經花費了35億美元，用於開發一系列必要並且昂貴的新技術。韋布望遠鏡項目實際上已經變得太大而不能失敗了，2010年的《十年調查》別無選擇，只能接受它。這一期《十年調查》還推薦了其他幾個項目，其中主要包括大視場紅外巡天望遠鏡（WFIRST），它將作為這一領域的補充觀測力量，與韋布望遠鏡協同工作。當時，WFIRST計劃在2014年前後發射。

然而，就在2010年的《十年調查》發布後不久，就有獨立評審發現韋布項目處於危機當中。它的預算燒得太快，以至於製造望遠鏡的關鍵工作會被不斷推遲，導致未來成本由於現有資金不足而不斷膨脹。NASA和美國國會插手干預此事，通過了一項「重新計劃」來重啟這一項目，批准了最高不超過80億美元的更大一筆預算，外加發射升空後8.37億美元的運營成本，發射日期當時定在2018年10月。但到2017年9月，NASA宣布，由於諾格公司遇到了越來越多的問題，與歐洲的發射提供商阿里亞娜航天公司（Arianespace）的排期也有困難，韋布望遠鏡的發射將延遲到2019年春天。

韋布望遠鏡將部署在距離地球大約1.5億公里的深空，利用5層遮陽板隔絕陽光，以便讓望遠鏡保持在接近絕對零度的工作溫度。然而，遮陽板在一次測試中被撕破，導致韋布望遠鏡發射再度推遲。圖片來源：NASA

「適度的延期和適度的預算超支是更好的選擇」

由於推進器和遮陽板受損，韋布望遠鏡的最新發射時間被延遲到了2020年5月。作出這一決定的依據，是馬歇爾航天中心副主任保羅?麥康納（Paul McConnaughey）主導的另一項獨立評審。參與這項評審的官員相信，就算延期發射導致成本突破了NASA的上限，最多可能也只會超出幾個百分點。即使如此，迫於異常巨大的壓力，既要讓韋布能夠按新的時間表如期發射，又要把超出的成本控制到最低，NASA採用了不同尋常的舉措，發起了第二項獨立評審，由戈達德航天中心前主任托馬斯?楊（Thomas Young）領導，以確定韋布望遠鏡能否在不超出成本上限的前提下按照新的時間表發射升空。

2017年12月，托馬斯?楊在美國國會作證時說，「（韋布望遠鏡）正處在這樣一個發展節點，唯一重要的標準就是任務成功。為了最大限度地提高成功率，每一件應該做的事情都應該做到。在這個項目的這一階段，多延遲幾天、幾周甚至幾個月，或者額外再多花一筆錢，只是確保這麼重要的任務能夠成功所要付出的小小代價。」一些內部人士把這段話看作是對這一項目的強烈支持，另一些人則沒有這麼善意地將它視為是諾格公司開出的空頭支票，是「大到不能失敗」的證據。

與此同時，作為NASA給韋布望遠鏡規劃的繼任者和2010年《十年調查》的最高優先事項，WFIRST望遠鏡則經歷了自身的動蕩，遭遇了一定程度的延遲和成本增長。這激起了特朗普政府的憤怒，並在美國白宮的2019財年預算中提議完全取消這一計劃；到目前為止，美國國會和空間科學界一直在堅決反對這一提議。在可以預見的未來，預算實際上將保持持平，NASA官員已經表示，韋布望遠鏡的任何超支都將由WFIRST的資金來支付。這會導致後一項任務進一步延期，成本也進一步增長，可能阻礙它與韋布望遠鏡同時運作——而這是它存在的最初理由之一。

美國普林斯頓大學天體物理學家兼WFIRST科學團隊聯合主席戴維?施佩格爾（David Spergel）承認，這種交易可能是值得的。「韋布望遠鏡是有史以來最複雜的工程項目之一，也是NASA打造的最複雜科學任務之一。」他說 ，「（對於延期）我們都很失望；我們中有太多人熱切期盼著韋布的科學成果。然而，適度的延期和適度的預算超支是更好的選擇，只要任務成功。」

作為韋布望遠鏡的繼任者和有力補充，大視場紅外巡天望遠鏡的處境也岌岌可危。圖片來源：NASA

「可能終結美國空間天文學的黃金時代」

另一些頗有影響力的天文學家只能說是勉強認同這一觀點。美國亞利桑那大學的天體物理學家瑪西亞?里克（Marcia Rieke）說，「任何任務延期你都不會感到高興，因為這意味著接下來的事情也將不可避免地延誤。」里克是韋伯望遠鏡上NIRCam設備的首席研究員，也是參與起草《十年調查》的機構之一 ——美國科學院天文及天體物理委員會的聯合主席。

里克說，韋布和WFIRST面臨的麻煩可能會延誤下一期調查，至少會耽誤掉其他領域的調查時間，特別是為行星科學規劃的下一個《十年調查》。又或者，天文學的《十年調查》可以繼續按計划進行，前提是不確定韋布能否取得成功——換句話說，在規划下個十年時，會不會把這台倍受困擾的望遠鏡當作是最首要的警世故事，來對待未來同樣雄心勃勃的那些大項目。里克說，「《十年調查》原本是為了衡量實際上能夠達成的目標，所以在突破極限和切實可行之間，它必須得把握好分寸。」

換句話說，最簡單的解決方案可能是，直接按計劃推進下一期《十年調查》，並建議NASA在21世紀20年代追求更小、更便宜的空間望遠鏡，而非成本超過數十億美元的龐然大物。這一前景讓部分天文學家感到毛骨悚然，他們原本希望，已經耗費巨資為韋布開發出來的新技術，可以用來建造更大的空間望遠鏡，能夠對近距離恆星周圍的類地行星進行直接成像，以搜尋外星生命的跡象。

「我現在恐懼的是，科學界會因為過於害怕成本超支，而不敢在下一期《十年調查》中推薦任何大型望遠鏡。」一位考慮到處境敏感而不願意透露姓名的資深天文學家說，「這會把所有大項目的立項時間延誤到2030年以後。可能要到2050年，才會再有一些雄心勃勃的東西被建成並發射升空。認為資金會在不同規模的項目間轉移的想法，根本就是錯的。如果在韋布和WFIRST之後，NASA不再追求另一項重大戰略任務，就無法保證美國國會會把『省下來的』資金投入到較小規模的項目當中。更有可能出現的情況是，這些資金會投給把人送上月球的火箭，或者完全投到NASA以外的其他項目上。如果我們不夠小心，這可能會終結美國空間天文學的黃金時代。」（編輯：Steed）

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