任何一名曾在團(tuán)隊(duì)里工作的成員都知道自身的優(yōu)勢在于：相互協(xié)作和共同愿景。然而，能夠同時(shí)提供相互協(xié)作和共同愿景并不是那么容易的事情，任何缺乏凝聚力的隊(duì)伍只會成為阻礙而不能夠提供幫助。 科學(xué)也無法逃脫管理高效團(tuán)隊(duì)的困難。大多數(shù)都是通過像筒倉這種組織結(jié)構(gòu)去進(jìn)行分工運(yùn)作而獲得更多的相互協(xié)調(diào)。

最近在智利有一個(gè)會議促使科學(xué)家們提出一個(gè)方案去解決這種困難。結(jié)果是，白皮書根據(jù)地表協(xié)調(diào)，軌道和對形體的原位觀察指出潛在好處。但更重要的是，它提出一條不同的前進(jìn)道路，即所有空間科學(xué)界都可以從共同協(xié)作輸出的類型中獲益并成為有凝聚力的團(tuán)隊(duì)。

這個(gè)建議初始于白皮書，并由智利天文臺舉辦的2020年的智利行星研討會。

這個(gè)會議在三月份開始，就在新型冠狀病毒爆發(fā)限制旅游之前。在研討會中，大部分討論都是集中在地球與空間觀測平臺的不同水平上。

此次會議的目的是了解更多關(guān)于協(xié)調(diào)地面和天基觀測的飛行任務(wù)，并充實(shí)今后如何再次協(xié)調(diào)新的和已有的平臺進(jìn)行，從而充分發(fā)揮他們最好的不同能力的想法。

白皮書的主要作者：戈達(dá)德航天中心工作的研究化學(xué)家森特·科夫曼（Vincent Kofman），負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)該小組的任務(wù)，他撰寫了一篇論文，明確提出了進(jìn)行觀測的更好方法。

電磁波譜有著不同的子電波標(biāo)記。

點(diǎn)評：NASA 這種協(xié)調(diào)為什么如此重要的原因是成像系統(tǒng)如何與不同波長的光相互作用。

電磁波譜相當(dāng)?shù)拇?，它包含了所有不同種類的光，如無線電、紅外線、X射線、紫外線和可見光。沒有一種獨(dú)立的傳感器能夠在同一時(shí)間內(nèi)收集那些不同波長。因此，科學(xué)家已開始研究多種儀器并能夠較好地收集一種特定波普，如毫米級射電天文望遠(yuǎn)鏡組(alma)，或者是中紅外（James Webb）。

詹姆士韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在約翰遜航天中心的一個(gè)無塵室內(nèi)，這個(gè)航天中心位于休斯敦的美國國家航空航天局。

解決這個(gè)專業(yè)問題的棘手之處在于這些儀器在其他的光譜范圍內(nèi)是無法工作的。如果一個(gè)科研小組僅觀察一種光譜類型，那么就有可能會遺漏他們所研究天文現(xiàn)象的關(guān)鍵部分，即其只在一個(gè)不同的光譜帶內(nèi)可見。

大多數(shù)的行星科學(xué)數(shù)據(jù)都是由發(fā)送到行星系進(jìn)行實(shí)地觀測的航天器收集到的。然而，由于建立空間系統(tǒng)的費(fèi)用十分昂貴，同時(shí)還需將其發(fā)射進(jìn)入軌道，因此實(shí)地觀測的任務(wù)規(guī)劃者必須要嚴(yán)格篩選航天器上的各類儀器。這通常意味著這些航天器無法承載可以覆蓋完整電磁頻譜的成像儀。

這正關(guān)乎地面與基于近地軌道望遠(yuǎn)鏡的協(xié)調(diào)。在一些地方有很多望遠(yuǎn)鏡，如智利的阿塔卡瑪沙漠和夏威夷的莫納克亞火山，這些望遠(yuǎn)鏡都非常巨大，并且能夠在特定的光譜內(nèi)呈現(xiàn)高分辨率圖像，如射電，微波，紅外光這樣的光譜。紅外光特別有用，因?yàn)槠浯罅康奈锢韰?shù)可通過單次測量即可獲得，例如壓力、溫度、分子豐度等。如果行星探測航天器的規(guī)劃者可以把航天器的探測與這些更大，更具針對性的天文臺協(xié)調(diào)起來，那么他們就可以不用把成像儀放在航天器上。但是，如果他們不能協(xié)調(diào)好同時(shí)觀測，那么他們便會失去接近主站觀測臺的光譜。

如圖所示，莫納克亞火山的頂峰是望遠(yuǎn)鏡的一個(gè)主要站點(diǎn)，（圖為莫納克亞天文臺）。

基于地球天文觀測臺的另外一個(gè)優(yōu)勢在于其可以對整個(gè)星球一次成像。很多飛行器或探測任務(wù)只能在某一指定時(shí)間點(diǎn)測量他們主題的一部分。這樣喪失了對情境理解的結(jié)果，由原位航天器在一個(gè)地點(diǎn)觀測到的動力現(xiàn)象，可能不會在行星或月球的表面出現(xiàn)。無論在地面還是在太空中，基于地球的望遠(yuǎn)鏡都能提供航天器所缺失的更廣闊的視角。

這種覆蓋所有光譜的協(xié)調(diào)合作已經(jīng)在原位行星計(jì)劃實(shí)現(xiàn)了：目前，朱諾號飛行器正圍繞著木星軌道飛行。朱諾號和一系列地面望遠(yuǎn)鏡的共同協(xié)作成果已經(jīng)集成40多頁報(bào)告，這些數(shù)據(jù)來自木星系統(tǒng)的多個(gè)觀察點(diǎn)。

在朱諾號執(zhí)行多光譜調(diào)查任務(wù)中，捕捉到三張不同的照片，展示出木星的同一個(gè)部分同時(shí)出現(xiàn)三種不同波長。最左邊的照片捕捉到的是可見光波段，中間的照片是中紅外波段，最右邊的是一種不同波長的紅外線。這些照片都展現(xiàn)了出一些重要特征，即只能在光譜看到其中一個(gè)波段，而其他兩個(gè)卻看不見。像在朱諾號這樣的飛行器的協(xié)同努力之下，還有很多其他的低空觀測成果可參考。火星尤其令人感興趣，這是除地球以外，研究最為深入，也是唯一個(gè)在有活動漫游車的星球。科學(xué)家對火星大氣層中甲烷來源的濃厚求知欲望，絕對離不開火星軌道衛(wèi)星（TGO 和 MAVEN）與地球望遠(yuǎn)鏡（例如NASA位于夏威夷的紅外線望遠(yuǎn)鏡基地）的協(xié)作。

環(huán)火星飛行器會經(jīng)過一個(gè)特殊的地帶，可以收集到絕佳的光譜數(shù)據(jù)二維切片。然而，離地球較近的觀測站可以提供面向它們的整個(gè)半球的數(shù)據(jù)，并增加一層深度，使科學(xué)家們能夠拼湊出一幅三維圖像，只使用環(huán)火星飛行器收到的數(shù)據(jù)是不可能做到這點(diǎn)的。

美國國家航空和宇宙航行局（NASA）的紅外線望遠(yuǎn)鏡基地在和行星探測任務(wù)協(xié)調(diào)合作中發(fā)揮出十分特別的作用。地球觀測站仍然具有其局限性，例如甲烷也存在于地球的大氣層中，這可能會使觀測火星時(shí)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差。為解決這一問題，科學(xué)家想出一個(gè)妙招，僅在火星以每秒13公里的速度遠(yuǎn)離（或靠近）地球移動時(shí)觀察火星。這種不同的紅色(或藍(lán)色)移動速度改變了火星甲烷的光譜特征，足以將其與存在于地球大氣中的甲烷區(qū)別開來。

聯(lián)合觀測的另一個(gè)特別有趣的目標(biāo)是土衛(wèi)六，由于它的碳?xì)浠衔锖突诩淄?乙烷的水文循環(huán)，它在這幾年受到了嚴(yán)格審查。

土衛(wèi)六衛(wèi)星很有趣，它可以接收“蜻蜓”任務(wù)形式的現(xiàn)場訪問者。當(dāng)“蜻蜓”于2034年著落時(shí)，白皮書團(tuán)隊(duì)希望許多地球上的望遠(yuǎn)鏡將它們的眼睛轉(zhuǎn)向土衛(wèi)六，因?yàn)閺牡孛媸占臄?shù)據(jù)可以用來與更多的遠(yuǎn)程觀測進(jìn)行協(xié)調(diào)?！膀唑选睂⑴鋫溆幸粋€(gè)質(zhì)譜儀，可以對無法遠(yuǎn)程查看的分子進(jìn)行檢測，揭示整個(gè)大氣層的組成。地面觀測可以為這些測量提供背景信息。

藝術(shù)家繪制的“蜻蜓”號在土衛(wèi)六表面著陸插圖。圖片來源：NASA / JHU-APL。

該任務(wù)將為協(xié)調(diào)觀測提供極好的機(jī)會。它可以提供可以與其他更大的觀測站進(jìn)行關(guān)聯(lián)的地面數(shù)據(jù)。這些綜合的觀察將集中在該衛(wèi)星上正在產(chǎn)生的有機(jī)化學(xué)上。

一種特別有用的基于地球的工具是阿塔卡馬大型毫米[/亞毫米]波陣，它是舉行召開白皮書會議的天文臺。ALMA是一系列射電望遠(yuǎn)鏡，尤其擅長觀察有機(jī)化合物并制作其觀測對象的詳細(xì)地圖。這兩種功能在幫助“蜻蜓”任務(wù)方面特別有用，并且ALMA的操作人員已經(jīng)非常熟悉土衛(wèi)六。

由于其亮度和看起來穩(wěn)定，該陣列在首次推出后實(shí)際用作校準(zhǔn)目標(biāo)的年限為數(shù)年。觀測的結(jié)果使研究人員能夠研究土衛(wèi)六及其大氣的演變，揭示動力過程以及引導(dǎo)人們更好地了解它。不幸的是，它也發(fā)現(xiàn)了，土衛(wèi)六正在快速變化，使其不太適合作為通量校準(zhǔn)目標(biāo)。因此，ALMA團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)而使用脈沖星進(jìn)行未來校準(zhǔn)。

幾乎只有ALMA的66臺巨型無線電望遠(yuǎn)鏡（NRAO）很少一部分。

ALMA波數(shù)組收集的所有數(shù)據(jù)，以及受征募共同參加觀測工作的所有天文臺的大部分天文數(shù)據(jù)，終于面向公眾免費(fèi)開放。然而，除非對指定對象的數(shù)據(jù)同時(shí)由多個(gè)天文臺采集，否則無法發(fā)揮協(xié)作的益處，因?yàn)槟切?shù)據(jù)中無法呈現(xiàn)出瞬變現(xiàn)象。他們的數(shù)據(jù)檔案中也許有多個(gè)天文臺對同一對象同時(shí)采集的數(shù)據(jù)，但未來的協(xié)作觀測工作很有可能會產(chǎn)生新發(fā)現(xiàn)而不是從舊數(shù)據(jù)中獲得。協(xié)作觀測能夠發(fā)現(xiàn)不結(jié)合數(shù)據(jù)庫就無法看到的現(xiàn)象，瞥見新奇而令人興奮的外太空世界。新白皮書的主要意向是觀測工作盡可能多地協(xié)作。如果十年調(diào)查論文在未來幾年以定位召集為目標(biāo)，團(tuán)隊(duì)將有機(jī)會協(xié)作，星體觀測也將迎來更美好的未來。

相關(guān)知識

阿塔卡馬大型毫米及次毫米波數(shù)組（ALMA）是由66架無線電天文望遠(yuǎn)鏡組成的天文干涉儀，位于智利北部阿塔卡馬沙漠，用于觀察毫米及次毫米波段的電磁輻射。波數(shù)組建在海拔5000米（16000英尺）的查南托高原上—靠近利亞諾·德·查南托天文臺和阿塔卡馬探路者實(shí)驗(yàn)。選址在這里是由于這里海拔高、濕度低，這兩個(gè)因素對減少噪音和降低地球大氣層造成的信號衰減至關(guān)重要。 【1】ALMA致力于觀察恒星在Stelliferous時(shí)代（雄偉時(shí)代）早期誕生以及獲取局域恒星的細(xì)節(jié)影像和星體信息。ALMA是由歐洲、美國、加拿大、日本、韓國、臺灣和智利組成的國際合作組織?！?】它是現(xiàn)運(yùn)作中最昂貴的地基望遠(yuǎn)鏡，花費(fèi)大約14億元建成?！?】【4】ALMA于2011年下半年開始進(jìn)行科學(xué)觀測，觀測到的第一組圖像于2011年10月3日發(fā)布。波數(shù)組自2013年3月起全部投入使用。

作者：ANDY TOMASWICK

FY：Astronomical volunteer team

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審核：天文志愿文章組-

排版：零度星系

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學(xué)名詞

3.原文來自：

本文由天文志愿文章組-貓頭嚶嚶嚶，阿欣欣欣欣，J，Annise，楓翻譯自ANDY TOMASWICK的作品，如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請于三十日以內(nèi)聯(lián)系運(yùn)營者刪除。

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