如果你正在关注这个领域,这里有一个NASA和欧洲航天局都认可的"好交易"

NASA在国际合作上转向"只做好交易"的新策略,这并不令人意外,这一策略正在挑战人们对太空领域国际合作的传统认知。

由于预算没有大幅增加,美国航天局把重心放在建设月球基地、以及与中国争夺月球资源和地盘的竞争上,这必然会让其他优先事项让路。

月球门户空间站计划已经取消,这个原本要在绕月轨道上组装的空间站,对美国来说成了一个不必要的干扰和开支,因为NASA正全力投入在月球南极附近建设地面站。

NASA还取消了"火星样本返回"任务,原因是其预算膨胀超过100亿美元。该任务原本会吞噬NASA机器人科学任务的预算,而这部分资金本身就因特朗普政府要求NASA专注于载人航天和月球基地而面临压缩。

在被取消之前,这两个项目都涉及与NASA国际合作伙伴的广泛合作,但NASA在两者中都占据主导地位。一个国家的优先事项会随着选举和外部压力而改变,这并不令人意外,尤其是在21世纪与中国展开的太空竞赛背景下。

展望未来,NASA局长贾里德·艾萨克曼表示,NASA的国际合作伙伴必须准备好做出"有意义的贡献",而且比以往更加紧迫。这意味着他们需要提供NASA或美国公司尚未做到的东西,并在NASA需要的时候及时交付。

这在某些领域正在造成摩擦,最明显的体现在NASA与欧洲航天局之间。自月球门户计划取消后,欧洲航天局在NASA的月球基地计划中难以找到自己的位置。今年早些时候,艾萨克曼否决了欧洲航天局提出的一项方案,即研发一款欧洲货运着陆器为月球基地运送补给,因为NASA官员预计美国制造的着陆器会更快具备这一能力。

那么在特朗普时代,国际航天领域的"好交易"是什么样子?艾萨克曼举了几个例子:日本承诺为月球上的宇航员提供一款加压月球车,意大利则同意建造月球基地可能的第一个居住舱。

宇宙的振动

这里还有一个例子。科学家们正处于研发激光干涉空间天线(LISA)任务的早期阶段,这将是世界上第一个用于探测和研究引力波的空间天文台。

按照目前的设想,LISA任务将由欧洲航天局主导,美国提供重要支持。该任务将使用三颗航天器以三角形队形在日心轨道上飞行,彼此相距约160万英里(250万公里),以捕捉低频引力波的微弱信号。发射计划在2035年左右进行。

引力波天文学是一个相对较新的领域,它利用分布在广阔区域内的探测器——比如一整个大陆或是太空中——来识别由遥远宇宙中剧烈事件所产生的时空结构波动。自2015年地面天文台首次探测到引力波以来,天文学家已经利用穿越宇宙的引力波揭示了遥远星系中黑洞和中子星的碰撞事件。

LISA将通过把探测器分布在更大的距离范围内,开启引力波科学的新篇章。每颗航天器内部都将携带两个自由悬浮的金铂合金立方体,它们被安置在内部法拉第笼中,这种结构能屏蔽除引力之外的所有外部干扰,抵消推进器点火、航天器振动以及太阳辐射压力和行星际尘埃等几乎难以察觉的影响。

LISA航天器将围绕其内部自由悬浮的立方体自主调整飞行姿态,而卫星间的激光将测量测试质量块之间的精确距离。激光测距仪器必须足够灵敏,能探测到小于一个原子尺寸的距离变化,才能确认引力波的探测结果。

根据与欧洲航天局的协议,NASA负责提供激光的发射器和望远镜。NASA还将提供电荷管理装置,以减少每颗航天器内部检测质量块上电荷的积累,并支持地面数据分析,以确定LISA探测到的引力波来源。欧洲方面则负责建造、发射和运营这些航天器。

这正是NASA应该坚持的那种国际合作,戈达德太空飞行中心的引力波天文学家、LISA任务美国科学团队负责人艾拉·索普如此表示。NASA目前并没有自主研发空间引力波天文台,而且即便想做,也很可能负担不起这笔费用。

"我们正处在一个人们追求'好交易'的时代,而LISA对美国来说是一笔非常好的交易,"索普在美国国家科学院天文学与天体物理学委员会的一次近期报告中说道。

"我们大约承担三分之一的任务成本,"索普说。"但我们获得了全部的科学数据,百分之百。这是非常划算的杠杆。我们把这个旗舰项目让给了他们(欧洲航天局)。如果美国要独立完成LISA任务,估计需要大约30亿美元——这只是我随口估算的数字。而我们只花了这个成本的一小部分,就获得了同样的科学成果。"

索普的30亿美元估算与实际情况相差不大。欧洲航天局在2024年批准了LISA任务的研发,预算为17.5亿欧元(约合20亿美元),但这一数字并不包括美国或欧洲航天局各成员国的额外贡献。目前看来,NASA在LISA任务上的工作预计将花费约10亿美元,但该机构尚未确定正式的预算承诺。

"我认为这是欧洲航天局迄今为止尝试过的规模最大的科学任务,毫无疑问,"索普说。LISA任务历史悠久,关于引力波天文台的最初构想可以追溯到上世纪70年代。

"这个项目几十年来一直在反复摇摆,取决于大西洋两岸政治风向的变化,"索普说。"我认为我们现在处于一个相当稳定的体系中,欧洲航天局显然会主导,而NASA将成为重要的合作伙伴,是这个项目不可或缺的一方。"

但去年,特朗普政府提议取消NASA参与这一项目,连同数十个其他科学任务一起被列入削减清单,这为LISA的未来蒙上了一层阴影。国会拒绝了这一削减方案,并恢复了2026财年的资金,但特朗普政府在今年早些时候公布的2027财年预算申请中再次提出取消该项目。

"这在欧洲引发了一些担忧,我认为这是可以理解的,"索普说。"但同时,从项目方的角度来说,我们一直在继续推进自己的工作。我们专注于完成我们的交付成果。到目前为止,我们对欧洲航天局的所有承诺都已兑现,一次都没有拖延。"

强大的支持者

国会预计将继续为LISA提供资金,该项目在国会山拥有强大的支持者,是少数在2026年国会拨款法案中获得专项资金的NASA未来科学任务之一。

马里兰州参议员克里斯·范霍伦(民主党)所在的选区包括领导美国对LISA贡献的NASA戈达德太空飞行中心,他是负责编写NASA预算的参议院小组委员会中民主党的最高级别成员。如果民主党在今年中期选举中赢得参议院控制权,范霍伦可能会升任该小组委员会主席。在国会另一端,马里兰州众议员格伦·艾维(民主党)所在的选区同样包括戈达德中心,他也是众议院对应小组委员会的成员。

"我认为我们未来的前景非常不错,"索普说。

负责NASA所有天体物理学任务的官员是肖恩·多马加尔-戈德曼。尽管白宫曾试图终止NASA对LISA任务的资金支持,但国会通过并经特朗普总统签署成为法律的2026年预算,应该向欧洲航天局传递出华盛顿支持该项目的信号。

"像这样复杂的项目总是充满挑战,但正因如此,我们更需要通过2026财年拨款法案中的资金来重新确认我们的承诺,"多马加尔-戈德曼说。"只要我们维持持续决议或者保持当前的资金水平,我们就会继续履行对LISA任务的承诺。"

"我对此感到非常高兴,因为当LISA发射升空后,它将回答一些只有空间引力波天文台才能解答的重大问题,"他说。

LISA的科学目标包括研究黑洞的起源和星系形成过程。根据NASA的介绍,它甚至可能足够灵敏,能够探测到大爆炸后不久产生的引力波,从而让科学家检验关于宇宙诞生的理论。

"这些是在时空结构中传播的扰动,"索普谈到引力波时说。"它们能携带能量,能携带动量,而我认为对天文学家来说最有意思的是,它们还能携带产生它们的系统的信息,我们可以借此了解宇宙。"

物理学家将利用LISA的探测结果来检验爱因斯坦的广义相对论。根据广义相对论,宇宙中一些最剧烈的事件,比如超大质量黑洞的合并,应该会产生一种非常特定的引力波信号特征。LISA对低频引力波的灵敏度将高于地面天文台(如LIGO),而这种低频波正是科学家预计由最大质量黑洞产生的那种波。

"广义相对论给出了这种波形的精确预测,所以任何微小的偏差都会给我们提供一些关于可能正在发生什么的线索,"索普说。"我倾向于认为,如果广义相对论会出现破绽——虽然我一般不喜欢跟爱因斯坦打对赌——但如果真的会出现问题,这些正是它可能出现破绽的地方。"

另一个NASA与欧洲航天局的联合科学任务,至少目前为止,在白宫的预算削减中幸存下来。长期以来,NASA一直承诺为欧洲的"罗莎琳德·富兰克林"火星车提供发射服务,同时还提供一台科学仪器以及用于将该探测器送至火星表面的反推火箭。特朗普政府曾试图取消NASA在该任务中的角色,但国会去年批准的资金足以让NASA最终为欧洲首台火星车预订了一次发射,计划在2028年通过SpaceX火箭升空。值得注意的是,"罗莎琳德·富兰克林"目前是唯一获得NASA参与的未来火星车任务。

NASA在其他与欧洲航天局联合任务中的角色仍存在不确定性。计划在2030年代末发射的新雅典娜X射线天文台,预计将是迄今建造的最大X射线望远镜,是NASA钱德拉X射线天文台的后继者(钱德拉自1999年发射以来仍在运行)。与LISA类似,新雅典娜最初也是作为欧洲主导、NASA提供重要支持的任务来构想的。

多马加尔-戈德曼表示,NASA在新雅典娜任务上与欧洲航天局"全力配合",并始终"全力致力于"这一合作关系。但新雅典娜并未在国会2026年NASA预算中获得专项拨款。

美国对欧洲航天局下一个金星任务"Envision"做出重大贡献的可能性则较不明朗。NASA自身也有金星任务正在规划中,尽管美国航天局尚未正式宣布退出Envision合作项目,但欧洲航天局已经开始推进合同,着手研发一款欧洲制造的雷达测绘仪器,用于Envision轨道器——这台仪器此前原本计划在NASA位于加州的喷气推进实验室建造。

随着NASA的支持态度变得不明朗,欧洲航天局面临时间压力,必须尽快决定Envision雷达仪器的归属问题,因为该任务计划于2031年发射。至少在Envision项目上,欧洲航天局已经准备好独自前行。

Q&A

Q1:LISA任务是什么?它的主要目标是什么?

A:LISA(激光干涉空间天线)是由欧洲航天局主导、NASA提供重要支持的空间任务,是世界上第一个用于探测和研究引力波的空间天文台。它将使用三颗相距约160万英里的航天器探测低频引力波,旨在研究黑洞起源、星系形成,并检验爱因斯坦广义相对论。

Q2:NASA为什么要取消月球门户空间站和火星样本返回任务?

A:由于预算没有大幅增加,NASA需要把资源集中在建设月球基地、以及与中国在月球资源和地盘上的竞争中。月球门户被认为是不必要的干扰和开支,而火星样本返回任务则因预算膨胀超过100亿美元,可能会挤占机器人科学任务的预算,因此均被取消。

Q3:什么样的国际合作才算NASA眼中的"好交易"?

A:根据NASA局长艾萨克曼的说法,好交易是指国际合作伙伴提供NASA或美国公司尚未具备的能力,并能在NASA需要时及时交付。例如日本承诺提供加压月球车,意大利同意建造月球基地居住舱,以及欧洲航天局主导LISA引力波探测任务但NASA仅承担约三分之一成本却能获得全部科学数据。

Ars Technica