地球同步轨道上的太空物体在距地球赤道22000英里的遥远轨道上运行,由于运动速度与地球自转同步,因此在该轨道上的物体对于地面上的观察者来说是相对静止的。随着越来越多的国家发射服务于通信、导航等用途的卫星,地球同步轨道正在变得越来越拥挤——有些卫星正在变得老旧,有些卫星已无法正常工作甚至报废。自然产生和人造的太空物体——失效卫星、火箭推进器碎片、宇航员遗失的工具甚至是无人穿着的太空服,构成了一个环绕地球、名副其实的太空垃圾场。美国空军和美国国家航空航天局(NASA)已跟踪了数千个太空碎片,在其巨大数量外,以极高速度——每秒若干千米——运动的太空碎片将可能对正常的航天器造成严重的伤害,即便是微小的涂料碎片,也已证明会损伤航天器的窗户。

为增强太空态势感知能力,掌握卫星、太空碎片等在轨物体的情况,美国情报界的研究机构情报高级研究项目署(IARPA)近期启动了“阿蒙汉山(Amon-Hen)”项目——该项目名称借用了托尔金的小说《指环王》中“视野之山(Hill of Sight)”的名字,主人公登上这座山后就能清晰地看到任何方向上很远距离的景色,目标是研发可用于对地球同步轨道上微小目标进行清晰成像的低成本干涉测量望远镜(Interferometry)成像系统。

负责“阿蒙汉山”项目的情报高级研究项目署项目经理梅瑞克.德维特(Merrick DeWitt)指出,冷战期间地球太空轨道上只有美国和苏联的航天器,发生太空事故的几率很低,而现在地球太空轨道上的航天器及其他物体已远多于之前,期望进军太空的许多国家正在发射不同用途的航天器,许多商业公司也已进入私营太空市场。因此,德维特认为美国情报界有必要加强太空态势感知能力,对于为何选择以干涉测量望远镜作为该项目的支撑技术,德维特指出干涉测量望远镜用若干个较廉价的小直径反射镜阵列替代昂贵的大口径望远镜是其最重要的优势,但小直径反射镜阵列也需要误差在数十纳米级别的极高精度加工,以确保能准确地对焦。

目前美国已启动两个先进干涉测量望远镜项目的建设工作。其中之一是位于美国亚利桑那州旗杆镇罗威尔天文台(Lowell Observatory)的海军精准光学干涉测量仪(Navy Precision Optical Interferometer,NPOI),该项目使用六个相距数十到数百米的反射镜来精确地反射若干束光,该项目建成后直径将达430米,超过4个足球场的总长度。该系统能测量天空中星体的精确位置,而位于华盛顿特区的美国海军天文台则将这些数据用于定位和时间校准。另一个项目则是在新墨西哥州索科罗郡(Socorro County)的马格达莱纳岭天文台干涉测量仪(Magdalena Ridge Observatory Interferometer,MROI),该系统使用了十个望远镜,各台望远镜及其防护盖都可通过特制的起重机进行移动。

尽管上述两个项目的目标都是提供高分辨率的图像,但它们仍无法提供情报高级研究项目署期望得到的太空成像分辨率级别。德维特指出,目前在智利建造的两个传统望远镜——位于拉斯坎帕纳斯天文台(Las Campanas Observatory)的巨型麦哲伦望远镜(Giant MagellanTelescope),其设计性能是哈勃望远镜的十倍;以及由17个国家共同投资的欧洲超大型望远镜(European Extremely Large Telescope)。德维特指出,上述望远镜系统及其基础设施的建设成本都在数十亿美元量级,而情报高级研究项目署期望“阿蒙汉山”项目的成本至少比当前其他项目降低至少一个数量级。

德维特表示,“阿蒙汉山”项目将在本月底前启动项目招标工作。包括诺斯罗普.格鲁曼(Northrop Grumman)、普拉图姆实验室 (Pratum Labs)、马里兰大学、代顿大学研究所在内的企业和学术机构都表达了对该项目的兴趣。德维特指出,近期在干涉测量仪成像技术领域的成果将使得“阿蒙汉山”项目有望取得成功,他还引用国防高级研究项目局(DARPA)的“伽利略(Galileo)”项目作为成功案例——该项目使用光纤显著地增强了干涉测量仪生成图像的速度。“现有的干涉测量望远镜所使用的光传输系统笨重而昂贵,光纤已具备成为较廉价替代技术的潜力”,德维特表示,“光纤技术只是我们正在探索的其中一个例子,‘阿蒙汉山’项目也将探索其他的技术路径”。

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