NASA批准发射“人造星”任务

NASA GODDARD

据悉，NASA有一项新的计划 —— 在十年内将一颗模仿恒星的微小卫星发射到太空。它大约为一个面包盒大小，配备八个激光器，能够在地面望远镜的观测下模拟几乎任何类型的恒星或超新星。通过模拟恒星，这颗人造星将帮助天文学家改进对真实恒星的研究方法（https://science.nasa.gov/universe/dark-matter-dark-energy/）。

新批准的耗资1950万美元的Landolt任务（https://landolt.gmu.edu/）计划于2028年或2029年开始，将发射一颗12U立方体卫星（CubeSat，约20x20x34厘米）大小的卫星。该人造星将被放置在距地球表面22,236英里（距离赤道约35800公里）的同步轨道上，这意味着其速度将与地球自转速度匹配，因此在夜空中看起来像是固定的点。该轨道也将是地球静止轨道（https://spectrum.ieee.org/satellite-refueling-heats-up），将使卫星远离美国西南海岸，加利福尼亚、智利和夏威夷的望远镜可以在那里看到它。

“为了节省成本，我们将与其他航天器搭便车，因此轨道最终将取决于可用的发射机会，”该任务的首席研究员、弗吉尼亚州费尔法克斯乔治梅森大学物理学和天文学副教授Peter Plavchan解释道。

该卫星目前的设计需要八个激光器（https://spectrum.ieee.org/tag/lasers），波长从488纳米蓝光到1550纳米近红外光不等。“这个范围跨越了天文学家用望远镜观察的典型波长，”Plavchan说，“这些波长也是以前被证明在太空中工作的激光器中的波长。我们不会使用以前从未飞行过的东西。”

激光器的功率范围从0.1瓦到0.5瓦。这颗人造恒星的亮度不足以在地球上用肉眼看到，但可以在家里用个人望远镜看到。“每个人都听说我们要发射太空激光器，每个人都很兴奋，” Plavchan说，“但这些东西将比眼睛在最黑暗的地方看到的最微弱的东西还要暗100多倍。”

该卫星将使用光纤激光器（https://spectrum.ieee.org/laser-weapons），“这是非常稳定的光源（https://spectrum.ieee.org/power-beaming-2665745442），”Plavchan说。Landolt任务的主要目标是帮助天文学家计算遥远恒星的绝对通量校准，即测量恒星发射的光子数量。通过控制光子输出，这颗人造星将提供一个可靠的参考点，使天文学家能够更准确地确定恒星的绝对通量，精度可提高到目前估计值的十倍。

目前，当谈到现代望远镜在测量一颗遥远恒星的亮度方面的准确度时——每秒有多少光子从它到达——“有些人说它们的准确度在1%以内，有些是2%-3%甚至更糟，”Plavchan说，“这次任务旨在将这种不确定性降低到0.5%以下。”

更好地估计亮度是推断空间中事件和物体（如Ia型超新星，https://science.nasa.gov/mission/roman-space-telescope/type-ia-supernovae/）距离的关键。当白矮星从伴星吸走过多质量后爆炸时，就会发生这种情况。所有Ia型超新星的亮度都相对相似，因此天文学家将其用作测量宇宙距离的“标准蜡烛”（ https://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_distance_ladder#Standard_candles）。Ia型超新星看起来越暗，它离地球就越远。更准确地读取标准蜡烛的亮度可以更好地估计数百万颗恒星的亮度。

Landolt任务将间接揭示暗能量，科学家们认为暗能量是一种神秘现象，正在将宇宙推向分裂。研究人员表示，暗能量可能占宇宙的70%左右。更好地估计一切事物的距离有助于确定暗能量加速宇宙膨胀的速度，从而帮助科学家找出哪些模型最能解释暗能量。

更好地估计恒星的亮度也可以帮助天文学家更好地了解它的许多其他特性，如年龄、大小和温度。Plavchan说，这反过来可以揭示任何围绕这些恒星运行的潜在系外行星的许多细节，比如它们是否位于恒星的宜居带内（https://spectrum.ieee.org/atomically-precise-sensors-could-detect-another-earth）。

Plavchan说：“我是一名系外行星天文学家，所以我对由此能够提高对恒星的了解来增进对这些恒星周围行星的了解感到非常兴奋。”

现在，Plavchan和其他参与此次任务的研究人员只需要确保他们准备好按时发射即可。“四年后推出的想法意味着我们正在处理一个非常激进的时间表，” Plavchan说，“老实说，时间很紧张。我们还有很多事情要做。”