數十個天基望遠鏡在地球附近執行，提供令人難以置信的宇宙影象。但是想象一下位於太陽系外的望遠鏡，距離太陽的距離是地球的 10 倍甚至 100 倍。回顧我們的太陽系或凝視遙遠宇宙的黑暗的能力將使這成為一種獨特而強大的科學工具。

我是一名天體物理學家，研究宇宙結構的形成。自 1960 年代以來，像我這樣的科學家一直在考慮我們可能能夠透過放置在外太陽系中的望遠鏡來回答的重要科學問題。

那麼這樣的任務會是什麼樣子呢？什麼科學可以做？

望遠鏡的位置幾乎與其功率一樣重要。在許多情況下，離太陽越遠越好

離家很遠的小望遠鏡

遠離地球的望遠鏡的科學實力主要來自它的位置，而不是它的大小。在外太陽系建造望遠鏡的計劃將把它放在土星軌道之外的某個地方，距地球大約 10 億英里或更多英里。

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我們只需要傳送一個非常小的望遠鏡——它的鏡頭大約有一個小盤子那麼大——就能獲得一些真正獨特的天體物理學見解。這種望遠鏡的重量可以小於 20 磅（9 公斤），並且幾乎可以搭載在任何前往土星或其他地方的任務中。

儘管與哈勃望遠鏡或詹姆斯韋伯望遠鏡相比，這種儀器既小又簡單，但這種遠離太陽強光的儀器可以在地球附近的有利位置進行難以或完全不可能的測量。

太陽周圍有一個由塵埃和氣體組成的圓盤，很像這張圖片中看到的粉紅色薄霧以及附近紅矮星及其塵埃雲的圖示

外面往裡看

不幸的是，對於天文學家來說，拍攝太陽系的自拍照是一項挑戰。但是能夠從外部的有利位置看到太陽系會揭示很多資訊，特別是關於圍繞太陽的塵埃雲的形狀、分佈和組成。

想象一下在霧濛濛的夜晚有一盞路燈——站在遠離路燈的地方，可以看到旋轉的薄霧，這是站在路燈下的人永遠看不到的。

多年來，天體物理學家已經能夠拍攝和研究銀河系中其他恆星周圍太陽系中的塵埃盤。但是這些恆星離我們很遠，天文學家對它們的瞭解是有限的。透過回望太陽的觀測，天文學家可以將這些遙遠塵埃雲的形狀、特徵和組成與地球自身太陽系的詳細資料進行比較。這些資料將填補有關太陽塵埃雲知識的空白，並使人們有可能瞭解其他太陽系中塵埃的產生、遷移和破壞的歷史，而這些歷史是無法親自前往的。

宇宙充滿了星系——如這張名為哈勃超深場的影象所示——並且很難在地球上測量來自這些星系的累積光。

深邃的空間黑暗

將望遠鏡遠離太陽放置的另一個好處是沒有反射光。行星平面上的塵埃盤將太陽光反射回地球。這會產生比其他星系發出的光亮 100 到 1,000 倍的陰霾，並遮擋了地球附近的宇宙視野。將望遠鏡傳送到這片塵埃雲之外會將其放置在一個更暗的空間區域，從而更容易測量來自太陽系外部的光。

一旦到達那裡，望遠鏡就可以在很寬的波長範圍內測量宇宙環境光的亮度。這可以提供關於物質如何凝聚成第一批恆星和星系的見解。它還將使研究人員能夠透過將來自所有星系的預測光總和與精確測量值進行比較來測試宇宙模型。差異可能指向宇宙中結構形成模型的問題，或者可能指向奇異的新物理學。

走進未知

最後，增加望遠鏡與太陽的距離還可以讓天文學家進行獨特的科學研究，利用一種稱為引力透鏡的效應，其中一個巨大的物體會扭曲光線經過一個物體時所走的路徑。

引力透鏡的一種用途是搜尋和稱重流氓行星——從它們的母太陽系中彈出後漫遊星際空間的行星。由於流氓行星本身不發光，天體物理學家可以尋找它們對來自背景恆星的光的影響。為了區分透鏡物體的距離與其質量，需要從遠離地球的第二個位置進行觀測。

由一行星從一遙遠恆星前方經過引起的引力透鏡會彎曲那顆恆星發出的光這也可用於探測從太陽系中噴出的暗行星

2011 年，科學家在 EPOXI 小行星帶任務中使用相機發現並稱重了一個海王星大小的物體，它在銀河系的恆星之間自由漂浮。只發現了幾顆流氓行星，但天文學家懷疑它們非常普遍，可以為太陽系的形成和恆星周圍行星的流行提供線索。

但也許外太陽系望遠鏡最有趣的用途是將太陽本身的引力場用作巨大透鏡的潛力。這種測量可能使天體物理學家能夠實際繪製其他恆星系統中的行星。或許有一天，我們將能夠在一顆遙遠恆星周圍的類地行星上命名大陸。

即將推出？

自從 1973 年先驅者 10 號成為第一個穿過木星軌道的人造物體以來，只有少數在地球軌道之外進行的天體物理學研究。外太陽系任務很少見，但許多科學家團隊正在進行研究，以展示太陽系外望遠鏡專案的工作原理以及可以從中學到什麼。

每隔 10 年左右，天體物理學和天文學領域的領導者就會齊聚一堂，為接下來的十年制定目標。該 2020 年代計劃計劃於 2021 年 11 月 4 日釋出。我希望在其中看到有關可能會徹底改變天文學的下一個望遠鏡的討論。將望遠鏡帶到外太陽系，雖然雄心勃勃，但完全在 NASA 或其他航天機構的技術能力範圍內。我希望不久的將來，一架小型望遠鏡在太陽系的黑暗區域執行一項孤獨的任務，將為我們提供對宇宙的難以置信的洞察力。