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下一个10年项目选拔到来之际 美国科学界发现自己没钱了

2018-08-22 08:12:28 来源: 前瞻网 作者:
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(图片来源于Nature)
每隔10年,美国天文学界就会为接下来的10年设定研究重点。目前,选择本世纪20年代重点项目的程序刚刚开始。今年7月,美国国家科学院(NAS)发

望远镜

(图片来源于Nature)

每隔10年,美国天文学界就会为接下来的10年设定研究重点。目前,选择本世纪20年代重点项目的程序刚刚开始。今年7月,美国国家科学院(NAS)发起了第7次10年天文观测(Astro2020)活动,呼吁业内为未来的望远镜和太空任务踊跃提出建议。在未来1年中,这些建议将在公开会议上收集、评估和讨论。项目排名将于2021年公布。在资金允许的情况下,优先项目将在未来几十年内建立起来。

一直以来,为期2年的讨论程序被视为达成共识的黄金标准——从地球科学到固体物理学,许多其他领域都采用了这一标准。但随着天文学进入“大科学”时代,部分科学家认为,这套沿用了几十年的拨款程序,需要重新讨论和修改。

当前,科学给人带来的兴奋程度前所伟业。人们知道类地行星正围绕其他恒星运行,宇宙学家正在具化“暗物质”和“暗能量”。得益于智利的阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)和路易斯安那州的激光干涉仪引力波天文台(LIGO)等设施,人类对宇宙的观测进入了全新领域。

但问题也随之而来。但凡能够探索这些前沿领域的大型设施,无一不需耗资数十亿美元,且设计、建造和运营还需数十年时间。例如,ALMA于1990年提出,2013年才投入使用;韦伯太空望远镜(JWST)于2000年获得批准,预计到2021年才能发射;2010年立项的智利大型天气观测望远镜,将在2023年开始绘制天空。换句话说,下个10年的重点项目,要到2030年才能看到曙光。

因此,美国科学界面临着一项艰巨的任务。每一代的设施都变得越来越昂贵和难以建造,运营成本越来越高。与此同时,自上世纪90年代以来,美国国家科学基金会(NSF)和美国国家航空航天局(NASA)的研究预算基本持平。因此,可以同时进行项目越来越少。

人们之前已经做出了艰难的决定,关闭虽老旧,但仍在运作的哈勃望远镜。然而事实证明,省下哈勃望远镜的维护费用,也不足以添补新望远镜的亏空。随着更多的大项目上线,这些压力只会变得更大。

与此同时,国际竞争正越来越激烈。欧洲航天局已经规划好了到2044年的项目,其中包括一个先进的太空X射线观测器;欧洲南方天文台已经为其位于智利的超大望远镜(ELT)提供了充足的资金。从20年代中期开始,它直径39米的镜面将会收集到10倍于今天最大光学望远镜的光。同一时期,2016年,我国在贵州省建造了世界上最大的射电望远镜,并计划发射一架可与哈勃太空望远镜匹敌的望远镜。

如果不搭别人的便车,美国科学家在2030年将缺少类似设备,进入面临一个无法接受的两难境地:要么支持现有的项目,放弃美国在先进领域的领导地位,要么放弃对现有研究领域的资助,转而支持一些世界领先的设施。

太空活动高昂的费用一直由联邦政府负担,JWST的总账单已经超过了90亿美元,拟议中的广角红外巡天望远镜(WFIRST)将耗资至少30亿美元,该望远镜将用于探测本世纪20年代末发射的系外行星和暗能量。

但是,这2个项目都因成本问题而饱受批评。今年2月,美国总统特朗普(Donald Trump)曾提议取消后一个项目,尽管国会还是批准了对该仙姑的资金支持。此外,即将上任的NASA局长布里登斯汀(Jim Bridenstine)质疑任何大型科学任务的必要性。他在5月6日表示:“如果我们能够利用多颗卫星完成较小的任务,那么其中任何一颗卫星的运行时间都不会超过10年,不仅是现在,以后也是如此。”

其实考虑到通货膨胀,JWST的成本与哈勃望远镜相当:1990年的30亿美元相当于今天的90亿美元。即便是在2014年的拨款高峰期,JWST也只消耗了NASA 176亿美元总预算的不到4%,几乎相当于当年NASA科学预算的13%。

即便如此,已经在实施的大型项目的成本仍在侵蚀着现有预算,这个问题在国家科学基金会尤其严重。在那里,地面设施的资金和运营成本来自不同的账户。美国国家科学基金会每次设立建造新望远镜的项目时,运行成本必须从现有设施维护和研究经费中抠出来。其他由国家自然科学基金会资助的领域,如生态学,也面临着同样的挑战。

另外还要考虑到,国家科学基金会能拿得出钱,还是建立在封存旧设备,预算会增加的基础上的。例如,位于亚利桑那州南部的McMath Pierce太阳望远镜,马上将成为Kitt山顶游客中心的一部分。

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