2022年7月(yue)，詹(zhan)姆斯·韋(wei)布(bu)空間望遠鏡（JWST）拍攝的(de)第一批圖像對外公布，引起(qi)了大量關(guan)注(zhu)。這些紅(hong)外圖像前所(suo)未有地呈現了行星、恒星和星系的(de)細節，在網上(shang)廣泛(fan)傳播，并登上(shang)世界各地的(de)頭(tou)條新聞。

隨著人們(men)對科學和天文的興趣日益濃厚，我們(men)最近在騰(teng)訊(xun)科學WE大(da)會，圍(wei)繞深空探索話題(ti)，邀(yao)請青少年對(dui)話科(ke)學家。騰訊科(ke)學WE大會已邁入第十(shi)個年頭，十(shi)年來，WE大會始終致(zhi)力于推動世(shi)界各地最宏偉的科(ke)學事業。

本次對話(hua)的(de)嘉賓包括：諾(nuo)貝爾獎(jiang)物理學(xue)獎(jiang)得主、韋(wei)布空間望遠鏡(jing)高(gao)級科(ke)學(xue)家約翰.馬(ma)瑟博士；中國(guo)科(ke)學院國(guo)家天(tian)文(wen)臺研究員(yuan)、巡天(tian)空間望(wang)遠鏡（CSST）光學(xue)設施責任科學(xue)家詹虎博士；騰訊互娛(yu)研發效能部副總經理、CATCH（Chasing All Transients Constellation Hunters）項目騰訊側負責(ze)人、AI技(ji)術專家鄧大付博士。

秉(bing)承WE大會的(de)(de)合作精神(shen)，這是三(san)個項目之間的(de)(de)首次對話(hua)。參(can)與對話(hua)的(de)(de)還有一(yi)位熱愛天(tian)文(wen)的(de)(de)高中生周澤震，他(ta)是格林威治皇家天(tian)文(wen)臺年(nian)度(du)天(tian)文(wen)攝影師青(qing)年(nian)組冠軍。

本次對話由中科院國家(jia)天(tian)文臺(tai)研究(jiu)員茍利軍教授主持。

JWST的口徑(jing)達到(dao)6.5米，是太空中最大(da)的光學望遠(yuan)鏡。該(gai)望遠(yuan)鏡于2021年12月25日發射(she)升空，是(shi)一項涉(she)及20個國家的(de)聯合項目(mu)，利用(yong)紅外攝影來研究源自遙遠宇宙的(de)光。馬瑟博士說：“它正(zheng)在觀測一切，從第一批恒星(xing)、星(xing)系和黑洞到太(tai)陽系中的行(xing)星(xing)。”

CSST是口徑為兩米的(de)空間(jian)站(zhan)(zhan)望(wang)遠鏡(jing)，計劃(hua)于明年(nian)或后年(nian)發射，與中國(guo)空間(jian)站(zhan)(zhan)共(gong)軌飛行(xing)。詹(zhan)虎博士解(jie)釋，CSST的(de)主(zhu)要任務是“使用太空(kong)中(zhong)最大(da)的天(tian)文相機(ji)進行高分(fen)辨(bian)率、多(duo)波(bo)段成(cheng)像和光(guang)譜調查”。

與此同時，CATCH將發射一組配備(bei)X射線(xian)望遠(yuan)鏡的智(zhi)能衛星，用于觀測多(duo)種空間現象，如黑洞(dong)、中子星、伽馬射線(xian)暴和(he)超新星。這些(xie)衛星利用人工智(zhi)能計算技術(shu)進行觀測，如果發現了感興(xing)趣的東西(xi)，就會通知組內的其(qi)他衛星對目標進行全(quan)天候觀測。

前沿技術帶來復雜挑戰

JWST的(de)構建所帶來的(de)獨特挑戰，需耗費數年才能(neng)實現。馬瑟博士將JWST稱為“折(zhe)紙望(wang)遠鏡”，因(yin)為它必須(xu)折(zhe)疊起來才能發射。這項(xiang)雄心勃(bo)勃(bo)的工程，需要開發10項新技術(shu)，以(yi)便在發(fa)射后對望遠鏡進(jin)行(xing)聚焦，用18個(ge)六(liu)邊形鏡面(mian)組裝成主鏡，確保遮陽傘正常工作(zuo)，并發明新(xin)型紅外(wai)探測(ce)器。

馬瑟博士說：“我(wo)們(men)須要設計、制造和測(ce)試(shi)望遠鏡，如果它無法(fa)正(zheng)常運作(zuo)，我(wo)們(men)就(jiu)須從頭(tou)再來(lai)。經過四次(ci)測(ce)試(shi)，終于成功了。”

對(dui)于尚(shang)未發(fa)射的CSST，項目(mu)團隊正在(zai)努力確定任務參數，以及如何傳輸收集(ji)到的大量數據。據詹虎(hu)介紹，CSST的(de)主要作用(yong)是巡(xun)天，比如觀測距(ju)離我們較近的(de)美麗(li)的(de)M31星系(xi)（注：仙女(nv)座星系(xi)）、某些(xie)球狀星團以及較近的矮(ai)星系(xi)和星系(xi)群。和韋布望遠鏡一樣，CSST也會通過觀(guan)(guan)測星(xing)系(xi)群來研(yan)究(jiu)強大的透鏡(jing)效(xiao)應。詹虎團隊(dui)預計明年將獲(huo)得(de)更多的早期觀(guan)(guan)測結(jie)果。

CATCH利用強(qiang)化學習技(ji)術解(jie)決一些人工智能技(ji)術存在已久的(de)問題(ti)。但是，必須首先進行密集測試，以克(ke)服高昂的(de)培訓和部(bu)署成本、實現可解(jie)釋性，提供包括(kuo)學習、歷史經驗和數據的(de)算(suan)法基礎。

前往從(cong)未踏足的(de)地方

每個項目都帶著解決問題的使命，采用(yong)先(xian)進的技術，讓天文學家能夠看到從(cong)未(wei)見過(guo)的事(shi)物(wu)，做(zuo)(zuo)到以(yi)前從(cong)未(wei)做(zuo)(zuo)過(guo)的事(shi)情(qing)，揭曉長期以(yi)來人(ren)類未(wei)解的謎團。

JWST采用紅外線技術(shu)觀測到最遙遠的(de)宇宙或者因為太冷而無法產生(sheng)(sheng)可(ke)見(jian)光(guang)的(de)物體(ti)，窺見(jian)恒星誕生(sheng)(sheng)區域(yu)的(de)發光(guang)氣體(ti)云(yun)和塵埃內部情況。

得益于此(ci)，JWST團隊(dui)能夠探索(suo)恒(heng)星(xing)周圍的行星(xing)，發現一些(xie)行星(xing)的大(da)氣(qi)中含有水蒸氣(qi)。他們觀測到了黑洞和恒(heng)星(xing)形成(cheng)區域(yu)，包括壯觀的船底(di)座星(xing)云。

與地面望遠鏡相比，CSST具有高角分辨率、波長(chang)覆(fu)蓋(gai)范圍(wei)廣及(ji)天區覆(fu)蓋(gai)面積大(da)等優勢。一平(ping)方度可(ke)能聽(ting)起(qi)來不大(da)，但CSST的(de)高分辨率視場(chang)是地面(mian)光學望(wang)遠鏡的(de)一萬倍。

我們知(zhi)道(dao)游(you)戲技(ji)術能應(ying)用在現實世界之中，可以看(kan)到游(you)戲技(ji)術助力深空探索。CATCH計(ji)劃利用騰(teng)訊游戲在業界領先的AI技(ji)術，實現星座的(de)在軌自主協同觀測等功能。它將天體視為智能體，并應(ying)用相應(ying)的(de)算法來找到最佳解決方案。

下(xia)一代科學(xue)家(jia)和天文(wen)學(xue)家(jia)的(de)平臺

來自中(zhong)國的(de)中(zhong)學(xue)生周澤震展現出(chu)對天文學(xue)的(de)深刻理解，并(bing)向參會的(de)頂(ding)尖(jian)科(ke)學(xue)家(jia)提出(chu)了探(tan)究(jiu)性問(wen)題。他向馬瑟博士請教了JWST如何研究黑洞、暗(an)物質和暗(an)能量的問(wen)題，這些都是不可(ke)見物質。

馬瑟博士回答(da)，JWST可以(yi)通過引(yin)力檢測(ce)到它們的(de)(de)存(cun)在。星系(xi)的(de)(de)引(yin)力使光(guang)線彎(wan)曲，表明存(cun)在暗物質，這是推(tui)斷而不是觀察到的(de)(de)，我們能(neng)夠(gou)借此了解(jie)遙遠的(de)(de)星系(xi)。

此外(wai)，詹(zhan)虎博士針對CSST與現(xian)有地面(mian)望遠鏡提出了一些問題(ti)，鄧大(da)付(fu)博士(shi)講述了他(ta)如何提出將游戲(xi)AI應用于太空探索(suo)及如何(he)為此(ci)類任務進行AI訓練。

思想交匯(hui)促進科學發展(zhan)

隨著CSST發射(she)在(zai)即，詹(zhan)虎(hu)博(bo)士和(he)其(qi)他科(ke)學家希望馬瑟博(bo)士聊一聊如何最(zui)大限度發揮該項目影(ying)響力以及充(chong)分利用投入(ru)的資源。

馬(ma)瑟博士回(hui)答：“共享數據(ju)，尋求幫(bang)助(zhu)。你公布的數據(ju)越多，并讓其他人(ren)來分析數據(ju)，這個項目(mu)就會令人(ren)越發感興(xing)趣。” 

他指(zhi)出建造望遠鏡或天文臺所需的努力與進行數(shu)據分析(xi)并不相同。他說，JWST向世界各地的天(tian)文學家(jia)和科學家(jia)開放，接受(shou)他們的建議(yi)，與他們開展合作。

馬瑟博(bo)士對像周澤震(zhen)一樣的(de)年輕人寄(ji)予厚(hou)望，他認為(wei)天文(wen)學(xue)家對物理學(xue)和工(gong)程學(xue)有(you)深入的(de)了解(jie)，使他們(men)在科學(xue)技術領域，特別是在數據分析方(fang)面(mian)更(geng)出色。

馬瑟博士的結論非常(chang)樂觀，這反映了當前人們對科(ke)學和(he)天文學的熱情(qing)。“對天文學家來說，這是一個非(fei)常令人興奮的(de)(de)時代，因(yin)為有(you)了新(xin)的(de)(de)設(she)備，意味著能獲得新(xin)的(de)(de)發(fa)現。有(you)了它們，一切皆(jie)有(you)可能。” 

除了這(zhe)場深空對話外，本次(ci)科學(xue)WE大會還組(zu)織了中(zhong)國青少(shao)年與(yu)諾(nuo)貝(bei)爾化(hua)學獎(jiang)得主、DNA修復之父托馬斯·林(lin)達爾，中(zhong)國(guo)科學院(yuan)國(guo)家天(tian)文臺研究員、中(zhong)國(guo)“天(tian)眼(yan)”、五百米口(kou)徑球面(mian)射電望遠鏡（FAST）總設計師(shi)姜(jiang)鵬(peng)等(deng)科學家的數場對(dui)話，激(ji)發青少年(nian)對(dui)科學的熱愛(ai)與(yu)思(si)考，讓求知跨(kua)越未知。

十年(nian)來共有80多位全(quan)球頂尖的科學(xue)(xue)家來到科學(xue)(xue)WE大會(hui)，與公眾分享(xiang)最前沿的科(ke)技(ji)信息(xi)，涉(she)及理論物(wu)理、天文探索、腦機接口、量子計算、生命科(ke)學等多個(ge)領域。