1990年4月24日，哈勃太空望远镜搭乘航天飞机进入近地轨道，成为历史上最多产的天文台。四分之一个世纪过去了，宇宙可能还是原来的样子，但我们对它的认识却已经改变了。哈勃望远镜在地球大气层上方2.4米高的镜面所展现的原始紫外线、可见光和近红外远景，永远地改变了我们对宇宙的认识。哈勃望远镜对整个宇宙进行了观测，绘制了暗物质的地图，并帮助发现了暗能量，暗能量是推动宇宙加速膨胀的神秘力量。在离家更近的地方，它拍下了围绕其他恒星运行的巨大系外行星的照片，发现了冥王星周围的新卫星，还发现了从木星卫星欧罗巴(Europa)的地下海洋中喷涌而出的水羽。哈勃望远镜几乎在它所看到的每一个地方都有重大发现。它成为了美国国家航空航天局的首要“旗舰”天文台，在五次航天飞机维修任务中，该机构通过更换和升级过时的组件来支持它。
但是哈勃的时间不多了;航天飞机不再飞行，也不再计划进行维修任务。哈勃望远镜的关键部件迟早会退化并失效。最终，它的轨道将会衰变，把这个价值数十亿美元的望远镜变成在大气中燃烧并飞溅到海洋中的翻滚的大块熔渣。一直满怀希望的天文学家们计划在未来几年继续使用哈勃望远镜，很有可能一直使用到2020年，但他们也非常清楚，哈勃的日子已经屈指可数了。
美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的诺贝尔奖得主、天体物理学家约翰·马瑟说:“当哈勃望远镜消失时，它也就消失了。”“我们的书里没有其他东西能做到它的作用。“特别是，哈勃的紫外线观测至关重要，因为地球的大气层过滤掉了大部分波长——这些波长只能从太空中获得。
马瑟也是这个项目的资深科学家，这个项目经常被宣传为哈勃的继任者——美国宇航局的下一个旗舰天文台，詹姆斯·韦伯太空望远镜。一旦发射升空，韦伯将在距地球150万公里的高空展开一个巨大的6.5米的分节镜。该望远镜在低温条件下工作，并使用大量新开发的技术，通过设计用于研究最早的星系和恒星的敏锐的红外眼睛，可以凝视宇宙。然而，如此庞大的规模和复杂的技术付出了高昂的代价。最初的目标是2011年发射和估计16亿美元的费用，韦伯的价格标签膨胀到近90亿美元，它的发射计划不早于2018年10月。2011年，沮丧的国会议员威胁要终止对天文台的资助，天文台侥幸逃脱了被取消的命运。
作为对这些麻烦的部分回应，NASA在韦伯之后的计划是在2020年发射一个远没有那么雄心勃勃的天文台，一个改作用途的红外间谍卫星WFIRST。虽然只有哈勃望远镜的“哈勃”大小，但WFIRST将拥有比哈勃大100倍的视野，并将对几乎整个天空进行观测，以研究暗能量。
马瑟说，这两架望远镜都将是非凡的发现工具，杏耀并将开辟“天文学的全新领域”，但由于它们无法在紫外线或大部分可见光谱中进行观测，因此不能被视为真正的哈勃望远镜的继任者或替代者。此外，韦伯和WFIRST都不是为了直接解决天文学中最具吸引力和发展最快的研究领域之一，即寻找类地系外行星上的生命。
根据马瑟和其他主要天文学家正在研究的一份报告，该报告将于今年夏天由美国大学天文研究协会(AURA)发布，这项任务和其他任务需要一个更大的太空望远镜，
杏耀代理谈产品 ，就像哈勃望远镜一样，可以观察光学、紫外线和近红外波长。这个被暂时命名为“高清晰度太空望远镜”(HDST)的超级望远镜将会有一个直径10到12米的镜子——比哈勃望远镜大4到5倍，大约是韦伯望远镜的两倍。尽管Webb和WFIRST都还没有离地，但计划旗舰级太空望远镜需要跨越10年的时间，这迫使有远见的天文学家把这些未来的项目当作过去的事情来考虑。
就像韦伯一样，HDST将被分段并可展开，这样它就可以折叠起来，塞进火箭的狭小空间里。然而，与韦伯不同的是，它将不需要在低温下操作，这可能会降低它的成本和复杂性。光环委员会说，该天文台最早可能在21世纪30年代初发射，但前提是NASA和美国天文学界现在就开始计划。
马瑟说:“自从我们开始建造韦伯望远镜以来，NASA变得更加保守了。”“由于成本超支，这台望远镜差点报废，没人想再去想什么大事了。但另一方面，如果每个人都太胆小，害怕大型项目，那么我们永远都不会去探索那些新的世界。哥伦布并不是乘划艇横渡大西洋的。偶尔，你需要更大的东西。”
一刀切
这并不是天文学家第一次为如此大型的太空望远镜而游说。自从20世纪90年代初第一个系外行星被发现以来，各种要求建立10米级太空天文台的提议就一直在社区中流传。20年后的今天，天文学家的呼声越来越高，部分原因是现在已知的系外行星有数千颗，还有更多的系外行星被认为是围绕着天空中几乎每一颗恒星运行的，但尚未被发现。一个巨大的10米高的镜子在太空中有许多可以想象的用途，但是拍摄岩石的、可能适合居住的世界的照片——用天文学家林戈的话说，“直接成像”——是一个杀手级的应用程序。
从地球附近看，一颗距离我们12光年的地外行星，其亮度大约相当于火星表面一个40瓦灯泡的亮度，但它也与比它亮100亿倍的恒星相邻。在类似HDST的东西上安装一个10米的镜子，将提供足够的表面积来有效地收集几十个这样的系外行星的微弱光线，并提供更高的分辨率来从空间上区分它们与它们的太阳的光芒。HDST还将配备一种名为coronagraph的阻挡星光的装置，使它能够更容易地从它的行星目标中收集微弱的光子。然后，天文学家可以通过对水蒸气、温室气体和“生物信号”(如大气中的氧气，地球上的氧气是由光合作用的植物产生的)的光谱特征来检测每个目标世界。
HDST等雄心勃勃的计划的批评者指出，体积更小、规模更小的太空天文台可以用更少的钱更早地在一些可能适合居住的系外行星上寻找生命的迹象。未来几年，美国国家航空航天局的韦伯和第一架WFIRST望远镜可能会尝试在少数几个最近、最明亮、最有希望的系外行星上进行这样的观测，新一代30米级的地面天文台也将在建设中。
但是，太空望远镜科学研究所的天文学家和HDST报告的合著者马克·波兹曼(Marc Postman)说，那些更温和的方法不太可能提供每个人都想要的答案。由于被困在地球的空气海洋之下，地面上的天文台将受到扭曲的星光湍流和大气化学反应发出的微弱光线的阻碍，这些化学反应会破坏精细的观测结果。此外，他们和韦伯都无法直接成像和调查大量可能适合居住的系外行星。“你真的想要衡量几十个候选人，而不仅仅是两三个，甚至不只是10个，”波茨曼说。“如果你观察了10个外地球，却没有发现水或生物特征的证据，那你就没什么好说的了。也许你运气不好。但是如果你看50，即使你没有发现任何东西，这个空结果仍然说明了一些非常有趣的事情，关于生命是否罕见的问题……要跨过这个门槛，你需要一个10米范围内高度稳定、高动态范围的太空望远镜。”
然而，专注于类地系外行星并没有给之前提出的巨型太空望远镜带来好处。这些提议被他们的天文估算成本所破坏，再加上人们认为它们只是为一小部分科学家服务的小型项目，而不是为整个天文学界服务。报告的作者说，HDST将会有所不同。
在美国天文学会1月份的一次会议上，AURA委员会提出了HDST作为一个具有广泛吸引力的革命性通用天文台的宏伟愿景。除了成像系外行星，天文台还擅长于研究我们太阳系的行星，以及遥远的星系和在它们周围和通过它们流动的稀薄气体网。HDST的大镜子与其“高清晰度”的绰号相称，它可以捕捉木星云层中曼哈顿大小的特征，并追踪到3000万光年外星系中单个类日恒星的运动。事实上，它可以在可见宇宙的另一边的星系中分辨出大约300光年宽的结构，这对于了解恒星形成的历史以及暗物质和暗能量的性质是很有用的。
AURA团队表示，所有这些能力都将与韦伯、WFIRST和下一代30米地面天文台的观测结果协同工作。它们只能来自于建造大型建筑。
打破范例和银行
没有一个参与AURA的HDST报告的人会公开冒险猜测一个有能力做到这一切的望远镜将会花费多少——仅仅是它将会是昂贵的。最困难的技术挑战将是建造一个比韦伯的还要大的轻型、分段的镜子，它可以在紫外线、可见光和近红外光下观察各种各样的目标。一些天文学家对HDST的经济可行性持怀疑态度，他们认为更小的、网络大小的宽带望远镜，甚至是一系列哈勃大小的望远镜将更好地服务于公众。
HDST的支持者说这些想法是短视的——太过温和和渐进，杏2杏耀以至于在未来的二十年或更长的时间里，当这些被提议的望远镜都能飞起来的时候，它们仍然是相关的。“有人曾经告诉我，对于任何超过10亿美元的任务，科学是必要条件，但不是充分条件，”波茨曼说。“你需要科学家、政策制定者、公众和行业都支持这样一个规模的任务。如果国会不喜欢它，如果NASA不支持它，如果公众觉得它没有吸引力，如果工业界认为它不能建造——好吧，这些中的任何一个都将是一个大问题……这就是为什么你要高瞻远瞩，考虑到2030年甚至更遥远的未来……在我们对宇宙的理解上，你不可能通过采取微小的渐进步骤来实现革命性的改变。”
因此，建造像HDST这样的巨型太空望远镜就像是在走钢丝，既要控制成本，又要做出雄心勃勃的科技承诺。解决的大问题太少，每个都需要自己的一套先进技术，你从科学家和公众那里得到的支持可能会枯竭。承诺太多，你的政治和工业监工将在预计的成本和困难面前退缩，或者你的望远镜将大大超出预算。
卡内基科学研究所(Carnegie Institute for Science)的天文学家艾伦•德莱斯勒(Alan Dressler)对这种窘境很熟悉。在20世纪90年代早期，Dressler领导了一个有影响力的委员会，该委员会超越了哈勃，展望了它的继任者，“下一代太空望远镜”，也就是后来的韦伯。Dressler和他的团队提议建造一个带有4米镜面的红外观测台，这种东西可以舒适地安装在火箭上而不需要折叠起来。NASA的领导层坚持更大胆、更大，力推八米镜;韦伯设计的6.5米分段式反射镜是折中的结果，尽管它仍然比太空中飞行过的任何镜子都要大得多、复杂得多。韦伯将需要大量全新的技术，以及前所未有的大量详尽的测试，以确保它一旦到达太空的冷真空地带就能按计划工作。
德莱斯勒回忆说，当时，NASA的一位高级官员解释说，NASA“宁愿建造第一代望远镜，也不愿建造上一代的最后一代”。但是现在，由于韦伯的计划落后了好几年，而且预算超出了数十亿美元，Dressler说，为一个已经很有野心的低温望远镜选择这么大、这么复杂的镜子是“太远的桥”，因为“试图一步做出太多的创新”。“有了韦伯，NASA打破了太空望远镜设计、建造和测试的模式，但它也打破了银行。
德莱斯勒说，韦伯的遗产对HDST有复杂的影响。一方面，HDST提案融合了韦伯的许多创新，可能会减少开发新技术所需的投资。另一方面，韦伯悲剧的记忆可能会阻止HDST项目寻找建造如此大的太空望远镜所必需的新范例。Dressler推测，与其在地面建造和测试这样一个巨大的天文台，不如将HDST放入模块中，由宇航员或机器人在太空中组装起来。
Dressler说:“问题是，没有人愿意为了这个特殊的望远镜而等待很长时间。”“他们都有点急于尽快这么做，想在有生之年成为科学家。”
华盛顿大学(University of Washington)天文学家、AURA委员会联合主席朱莉安·达尔坎顿(Julianne Dalcanton)表示，无论哈勃望远镜的超大尺寸继任者有一天会成为怎样的人，对科学家和政策制定者来说，更重要的是认识到它对天文学的未来有多么重要。“这是显而易见的下一步，”Dalcanton说。这将继续是显而易见的下一步。随着时间的推移，科学的吸引力不会减弱。你无法回避物理学。天文学家想要看到的东西很模糊，他们想要分辨率。他们想要紫外线，而你在地面上无法接触到。所有这些把你送到太空，让你建造大型望远镜。20年后，这种情况将与现在一样重要。所以，为什么不开始管理和计划这个问题，找出我们的投资方向，把困难最小化呢?”
当然，除了物理驱动HDST之外，还有一件事，Dalcanton承认。这是一项大量的工作，以获得另一个太空望远镜-无休止的委员会会议，创作报告。如果我要这么做，我希望结果非常令人兴奋。我希望能有一些像哈勃这样的小型望远镜，我当然会使用它们，但我认为我们可以考虑更大的望远镜。和我们应该。”
