美国宇航局推进远红外望远镜项目进入设计阶段

美国国家航空航天局（NASA）已将拟议中的远红外天体物理探测任务（Probe far-Infrared Mission for Astrophysics，简称PRIMA）推进至初步设计和技术开发阶段，使这座空间天文台距离可能开始建造和发射更近了一步。

托莱多大学新闻网站报道称，在不计发射费用及项目本身以外的其他成本的情况下，该任务可能进入实施阶段，项目预算上限为12亿美元。NASA计划于2033年发射，不过这座天文台必须先通过接下来的开发阶段，并确认已经具备建造条件。

托莱多大学天文学家J.D.史密斯是该任务的共同研究人员。史密斯是天文学教授，并负责该校的里特天体物理研究中心。他还曾作为一个约有25名天文学家组成的国际团队成员，参与构建PRIMA的科学论证。

一段缺失的宇宙光谱

PRIMA将是一架口径5.9英尺、用于观测远红外波长的望远镜。这一段电磁波谱位于许多射电和红外天文台所观测范围之间，其中包括詹姆斯·韦布空间望远镜。

远红外观测能够揭示在其他波长下难以探测的物质和过程。该任务旨在研究行星大气如何起源、恒星与黑洞如何相互影响，以及星系如何在宇宙历史中积累尘埃和较重元素。

这座天文台还将研究与地球上的水起源有关的问题。NASA首席科学家尼基·福克斯称，PRIMA将提供一种跨越时间探索宇宙的新方式，研究范围从行星和恒星的形成到黑洞的成长。

该任务将成为一类新型天体物理项目的首个成员。这类项目由美国国家科学院、国家工程院和国家医学院的《2020年十年调查》提出。该调查有助于确定美国天文学和空间科学的优先事项，因此PRIMA取得进展的意义将超越任务本身。

建立在早期天文台基础之上

史密斯的研究重点是星际物质，以及这些物质能够揭示的星系演化过程。他参与了NASA在项目进入当前阶段前征集并审查的科学规划工作。

在国际团队中，他与人共同负责一项聚焦重元素出现过程的计划，其中包括氮、氧和碳纳米颗粒。该小组于2022年开始工作。5月，成员和其他参与者在NASA喷气推进实验室度过了紧张的一周，介绍任务的科学目标，并评估拟议技术是否能够支持这些目标。预计该实验室将代表NASA管理PRIMA。

该项目建立在赫歇尔空间天文台和斯皮策空间望远镜的经验之上。这两座早期天文台曾从太空提供远红外或相关波段的观测。赫歇尔和斯皮策已不再运行，分别于2013年和2020年退役。史密斯在职业生涯早期曾参与这两个项目。

远红外波段在技术上很难观测，尤其是在科学家试图研究宇宙早期时代的天体时。据托莱多大学介绍，自上次任务以来，技术已经取得进步，这可能使PRIMA能够以更强的能力探索这一领域。

更广泛的参与机会

PRIMA不会只向参与提出该任务的研究人员开放。其计划中的五年任务期大部分时间将通过通用观测者计划向外界开放。天文学家将提交观测时间申请，遴选过程类似于詹姆斯·韦布空间望远镜所采用的竞争性遴选机制。

这一安排可能让没有正式参与任务的研究人员也能使用其仪器和数据。它还可能为托莱多大学的学生和教师创造机会。该校天文学家已经获得了数量可观的韦布观测项目。

自韦布于2021年末开始运行以来，托莱多大学5名教师和3名研究生已负责红外望远镜上的12个观测项目。史密斯预计，PRIMA将为研究星系演化提供另一条途径，而该领域已有该校天文学家参与其中。

目前，该项目仍处于等待实施决定的进程中，而不是一项已经确认的飞行任务。如果PRIMA通过这一决定，并且保持在拟议的预算和时间表之内，它可能为科学家提供一个全新的视角，用于观察塑造行星、恒星和星系的尘埃、元素及物理过程。