#spacewatchgl意见:天文学对我们在太空中的未来很重要的五个原因。

Andy Williams博士,欧洲南部天文台的外部关系官员(ESO)

雄伟的银河系上方的四大望远镜。信用:约翰·科罗斯莫诺(Colosimophotography.com)/ ESO

我在对外关系中的作用的巨大特权之一 欧洲南半球天文学研究组织 (也称为ESO)是代表联合国和平利用外层空间委员会的组织(涂鸦)。委员会是 建立为永久性 1959年联合国大会在1967年通过联合国大会通过的外层空间条约。委托是讨论了空间科学,因此天文学的最高政治层面的全球政策论坛。我参加委员会的目标之一是捍卫天文学 - 特别是基于地面的天文学太空探索的更广泛的作用。

空间x中现在发生了许多令人兴奋的事情’S和其他公司’努力为美国国家航空航天局建造大型通信卫星星座’被恢复计划将人类送回月球。这些发展正在吸引各国政府和资金机构的更多关注,导致促进和可能 重新分配资金 支持空间探索和发展。虽然我个人认为,天文学和其他基本科学对社会的合理和重要的是他们自己的优点’尽管如此,对于这些政策制定者来说,重要的是重点定义和翻译这些福利,这些福利专注于开发空间经济的直接目标。本文的基本结论是天文学’在太空勘探和空间问题中的关键作用可以被认为是一个重要的“spin-off benefit”从基础天文学研究的投资。以下是太空机构和行业应该关心天文学的五个原因。

1.天文学设施支持太空勘探和空间科学的许多关键功能。

您是否知道太空勘探和空间能力的许多方面取决于地面的天文观测者的角色?某些空间资产需要其三维位置以非常高的精度所知。欧洲航天局(ESA)盖亚 2013年推出的卫星在银河系中观察超过10亿颗恒星来确定其适当的动作和职位。为了实现目标恒星的这个星形测量数据,需要盖亚的速度在每秒2.5毫米范围内,其在天空中的位置到150米范围内 - 这是它的重大挑战,鉴于它从地球150万公里运行!为了克服这一挑战,使命概念包括一个常规观察活动 基于光学地面望远镜的网络, 包括 ESO的VLT调查 望远镜(vst)以高精度盖亚的地点确定了背景星星的位置。

基本数据 航天器位置和轨迹 也从光学和无线电地面的观察者获得,以确定明确的 - 太阳系体的位置。这涉及长时间致力于观察太阳系体的观察活动。类似地,卫星的星形跟踪器引导系统依赖于背景恒星的高精度位置,这些恒星由地面和空间观察者的数据提供。刚刚, esa.  宣布其木星冰冷的Moons Explorer(果汁)的发布合同,包括进一步的测试 行星无线电干涉测量和多普勒实验(骄傲)。该实验使用非常长的基线干涉测量法(VLBI):无线电望远镜网络测量多普勒频移和信号到达时间从距离航天器到地球的差异,以便非常精确地确定其位置。这提供了有关航天器轨迹的重要信息,其可以反过来向我们通知我们的引力场和行星体的组成。还使用了VLBI 在地球上 测量构造板的动作,为卫星全球定位系统提供重要验证。

地面的观察者的另一个重要作用是允许详细表征太阳能系统对象,以支持空间任务设计,并提供互补的科学结果。土星的月亮,泰坦,是 广泛地使用基于地面研究 在ESA的Huygens探测到地面之前和期间的望远镜。 ESO非常大的望远镜和许多其他人习惯了 特征彗星67p / churyumov-gerasimenko 在Rosetta Probe抵达其菲莱兰机之前。除了这项筹备工作之外,地面望远镜的贡献对于将背景与航天器观测结果提供关键至关重要。例如,基于地面的观察能够观察到 Comet 67p的全彗星 虽然Rosetta在其云中深入,而收集精美的彗星的详细图像’s surface.

随着太阳能系统中的空间任务率的增加,基于地面的Astronavigation和观察的要求将大大增加。我们需要一款由所需的观察技术和仪器技术人员熟练的,既可以开展太空探索的工作,也可以在该部门进行创新。我们经常知道 创新结果 解决基本天文科学中挑战观测问题。

最好的科学需要空间和地面天文设施。

基于每个能力的互补优势,空间和地面资产以协同方式运作。在天文学和行星科学方面,基于空间的观察者没有来自地球大气的光学干扰和吸收性能,并且可以观察所有波长的光线,但在启动时,通常是不可能的或者修复或改变仪器的昂贵或非常昂贵。因此,空间观察者通常成本较高并且受到更多 严格的设计 - 任务权衡。另一方面,基于地面的观察者依赖于计算机控制和激光辅助的 自适应光学 用于减轻大气湍流的系统,看不到所有波长,但它们的仪器封装可以快速和灵活地调整和维护,以满足新的科学要求。

在地面和空间观测区域之间协调天文观测,以通过监测微弱和/或时间敏感的物体来提供最大的科学回报,并允许更快速地部署专业仪器。美国宇航局 开普勒 2009年推出的太空任务观察了数千颗恒星,以检测由于过渡的行星在星系周围绕道而导致的亮度下降。每个“行星候选人”所需 详细的后续观察 从基于地面望远镜使用专用仪器来确定光曲线是否可能是由于其他因素,例如二元星系或可变恒星活性。同样,许多其他的科学目标 计划“exoplanet” space missions 强烈依赖于在不同波长的各种地面设施供应方面。

3.Astronomy是全球太空经济技术和能力发展的重要来源。

许多潜在科学家和发展中国家的探险者经历宇宙的探索的第一种方式是通过基于地面的天文学,通常通过使用小型商业上可用的望远镜,建筑和操作小型地面观测设施,或者使用公开的档案数据。这构建了容量,将空间的可见性提高为开发的车辆,并且经常充当在空间科学中发展国家能力的门户。国际天文联盟 办事处开发 在促进这一目标方面发挥关键作用。坐在联合国委员会的发展中国家的许多国家代表都是前天文学家,该国的天文部门往往是建立空间部门的驱动力之一。

传统上,天文学一直在 提供开放式访问的最前沿 数据,开发技巧和政策 现在通过其他科学领域采用。许多观察者向公众提供他们的数据。在主要调查人员专有期后,ESO通过其公开可接触地提供望远镜上的所有数据 ESO Science Archive。这 伊斯喀斯特 倡议是一个令人愉快的设施,适应整体和专家使用。通过合适的技能组合,世界上任何人都可以访问数据并进行研究。联合国外层空间事务办公室最近赞助了 开放式宇宙 倡议,提高了对公开和全球可用数据来源的关键作用的认识,以获得天文科学。

卫星和地面观测者的敏感天文仪器的开发依赖于光学,探测器和低温的共同技术,并从同一个技术和科学专业知识中汲取。 天文能力不仅与太空勘探有关。寻求扩展我们的知识不断推动科学仪器的技术限制,以更高的精度,灵敏度和效率。这需要大量的技术专业知识,这些专长均来自工业需求。在天文学的情况下,科学和技术需求在数据科学,数据可视化,计算机编程,数学,光学,电子,机械,控制系统和能源生产和保护中产生了许多行业相关和可转让的技能。需要和能力,连贯地整合了这么多不同和多样的学科是一个特殊的辅导技术标志。大学现在通过包含我来支持这种协同作用Ndustry技能单位在天文课程中.

科学与创新有一个开始:关于自然界的好奇心,或者推动创造创新解决方案的压迫问题。然而,没有技术上和科学的思想,科学和创新就不会发生,这始于教育。天文学和空间科学很重要,因为他们吸引了和 刺激兴趣 在世界各地的年轻人。他们是A. 关键驱动因素 用于学术和工业科学,技术,工程和数学(Stew)领域的学生吸收。天文学可能是唯一具有自己类别的公共外展中心的科学领域 - 天文馆 - 这利用了来自宇宙的令人敬畏的令人敬畏的图像。在专业科学家的指导下,天文项目涉及数百万业余的业余社区,雄心勃勃和富有成效 公民科学项目.

天文学家可以有一天拯救人类在地球上,然后是月亮。

从气候变化到核战争中,人类面临着许多自我造成的威胁,但我们完全没有受到责任的人是由小行星或彗星构成,集体称为近地上物体(NEO)。一个人必须看看  高度陨石坑表面月亮,这缺乏大气的保护包络,了解问题。地球 可能会受到影响 至少一个岩石/铁小行星尺寸为100米 少年纪谬10千年,造成破坏性区域影响或全球海啸。还鉴于对当地人口的不完整知识,我们不’当可能发生这种影响时,T确切地知道。谢天谢地,由于天文学家的工作,我们可以安全地休息。

由于科学兴趣了解我们的太阳系形成,行星科学家和天文学家研究了小行星和彗星。本研究的实际好处是我们对这些物体的组成知之甚少。许多高调的空间任务已经访问过 小行星 and 彗星。一些机构和观察者参加了未授权的 国际小行星警告网络 (IAWN)检测,跟踪和物理地表征NEOS以确定哪些对地球潜在危险。另一个国际机构, 太空特派团规划咨询小组 (SMPAG)与IAWN合作,但侧重于对威胁小行星的国际反应的规划和未来协调。

最近的练习由此引领 美国宇航局行星国防办公室 利用二元小行星的密切方法 1999年KW4 排练全球对威胁小行星的发现。使用各种光学,红外线,毫米波和无线电望远镜用于跟踪和细化轨道并确定对象’S化学和物理成分,包括 ESO’非常大的望远镜。这项运动和 其他 在它表明世界的能力之前’S天文社区协作并迅速地描述潜在威胁的对象,为将被指控重定向对象的使命的太空机构提供重要信息。这项工作不仅在地球上很重要。如果人类是在月球上创造大规模的永久定居点,那么火星,小行星监测和防御必须是这些计划的一个组成部分,特别是 月亮 (在某种程度上,火星)缺乏我们家庭星球的相对厚厚的保护气氛。

5.天文学发挥了 - 并继续在推动人类对太空勘探中激情的基础作用。

人类已经看着千禧年的天堂寻找关于宇宙如何工作的意义和理解。宇宙的无尽边缘刺激了我们的好奇心,并开发科学方法,对我们的社会影响广泛影响。除了多种技术的分拆和光学,探测器,无线电接收器和通信中的大量技能和技术外,天文学还给了我们对宇宙的基本力量的重要知识。没有理由怀疑从太阳系的性质进一步发现’岩石尸体对重力的基本理解,将有助于进一步探索空间的可能性。反过来,太空探索的改进能力将为天文研究的新可能性开门。例如,月球上的强大人类存在将允许 惊人的天文项目.

在伟大的天文学家之后,行星科学家和公共交流者,Carl Sagan,让旅行者的运营商相信,从6亿公里那里拍摄地球的照片,他蒸煮了他的书中天文学的终极信息,淡蓝色圆点[1]:

有人说,天文学是一种谦卑和品格的体验。也许没有比我们微小的世界的遥远的形象更好地证明人类志同道合的愚蠢。对我而言,它强调了我们彼此更加善良的责任,并保护和珍惜淡蓝色的小点,我们唯一知道的家。 

随着人类在整个太阳系中扩大的,天文将继续为我们提供一种集体知识,我们适应宇宙的广阔。天文发现教授我们不是世界的中心,即物理法在整个宇宙中都是一样的,宇宙有一个开始,并开始与大爆炸开始,我们目前的理解只能解释约5%在宇宙中的问题,还有其他行星系统,其中一些制度包括可居住的行星。我们的时间,季节,性质,导航和农业的概念起源于天体对象的密切研究。关于我们在宇宙中的天文知识已经产生了几个变革 范式班次,有时戏剧性的社会后果,通过向我们提供我们存在,位置和重要性的客观的图像。在M87的中心的黑洞的阴影

从世界各地的学者,伽利略,开普勒,牛顿的学者的数千年来看,伽利略,开普勒,牛顿以及行星物体运动的第一个物理解释,从而铺设了空间探索的基础。天文学和空间科学现代时代现已推动我们在我们自己的太阳系之外的世界探索。在不久的将来,将建造地面和空间观察者,允许直接成像的外产上,并详细分析化妆品组成的外产大气压,这可能会产生最终问题的答案 - 我们是独一无二的吗?

随着人类从地球大气的舒适边界采取首次暂定步骤 至关重要的是,空间探索的全球愿景仍然是它的和平科学起源 - 了解我们的环境,以便了解所有知识.


[1] Sagan,Carl(1994)。 淡蓝色DOT:太空中人类未来的愿景 (第一个)。纽约:随机房子。 ISBN 0-679-43841-6。

作者’请注意:我感谢来自ESO的多个同事以及许多提供意见和建议的其他天文组织。这项工作的一部分开始作为我写的文件的生命 astronet and also an USO语句为UNISPACE + 50 event.


本文最初发表于LinkedIn。你可以阅读原件 这里。重新发布 授权 of the author

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