Astronomia ma przed sobą świetlaną przyszłość. Współczesne teleskopy optyczne pozwalają nam odkrywać wszechświat w niesamowitych szczegółach, sięgając aż do czasów bliskich Wielkiemu Wybuchowi. Jest nadzieja, że tajemnice ciemnej materii i ciemnej energii zostaną rozwiązane. Odkryto tysiące egzoplanet, a astronomowie mogą być bliscy pierwszego wykrycia życia poza Ziemią.

Jednak obserwacje kosmiczne wymagają badania bardzo słabych celów, a astronomowie zawsze potrzebują więcej światła. Aby dalej eksplorować nieznane zakątki wszechświata, konieczne są teleskopy nowej generacji, które będą kosztować miliardy dolarów. Ta wysoka cena prowadzi do konfliktu między aspiracjami naukowymi a rzeczywistością finansową.

Koszt Wielkich Teleskopów

Przez większość historii astronomii do 1980 roku, koszt teleskopów wzrastał w przybliżeniu proporcjonalnie do średnicy zwierciadła podniesionej do potęgi 2.8. Oznaczało to, że podwojenie rozmiaru zwierciadła zwiększało koszt siedmiokrotnie, a potrojenie – dwudziestodwukrotnie. Wielu wątpiło, że kiedykolwiek powstanie teleskop większy niż 5-metrowy Palomar.

Jednak w ciągu ostatnich czterech dekad koszty teleskopów rosły wolniej niż ich rozmiary. Innowacje, takie jak cieńsze i lżejsze zwierciadła, tworzenie dużych obszarów zbierających z mozaiki mniejszych zwierciadeł, szybka optyka umożliwiająca bardziej kompaktowe konstrukcje oraz zmniejszanie rozmiarów obudów teleskopów, doprowadziły do budowy szesnastu teleskopów o średnicach od 6 do 12 metrów w latach 1993-2006.

Dążenie do Gigantycznych Teleskopów

Nowa generacja niezwykle dużych teleskopów będzie miała 100 razy większą zdolność zbierania światła i 10 razy lepszą jakość obrazu niż Teleskop Hubble’a. Jednak borykają się one z poważnymi problemami finansowymi. Dwa amerykańskie projekty z międzynarodowymi partnerami, Thirty Meter Telescope (TMT) i Giant Magellan Telescope (GMT), napotykają na trudności. TMT, z projektem 492 segmentów zwierciadła, napotyka opór ze strony rdzennych Hawajczyków, którzy uważają Mauna Kea za święte miejsce. GMT, z siedmioma 8,4-metrowymi zwierciadłami, tworzy efektywną aperturę o średnicy 25 metrów.

Projekt TMT utknął w martwym punkcie podczas negocjacji w sprawie rozpoczęcia budowy na Hawajach. GMT i inny duży teleskop budowany w Chile, Obserwatorium Rubina, borykają się z rosnącymi kosztami, spowodowanymi pandemią, inflacją i problemami z łańcuchem dostaw. Każdy z tych projektów będzie kosztował około 3 miliardów dolarów. Oba mają wsparcie filantropów, ale również polegają na finansowaniu federalnym. Niedawno National Science Board ustaliła limit 1,6 miliarda dolarów na wsparcie federalne dla dużych teleskopów i dała NSF czas do maja na decyzję, który projekt wesprzeć.

Europejczycy są w lepszej sytuacji. Extremely Large Telescope (ELT) budowany w Chile przez European Southern Observatory, który jest finansowany przez traktat międzyrządowy, nie ma problemów finansowych. ELT, o średnicy 39 metrów, będzie największym z trzech teleskopów i zostanie ukończony jako pierwszy w 2028 roku.

Teleskop, który „pożarł” astronomię

Teleskopy kosmiczne są tysiąc razy droższe na kilogram niż teleskopy naziemne, ale są warte swojej ceny. Mają przewagę całkowitej ciemności przestrzeni kosmicznej i mogą obserwować promieniowanie, takie jak promienie gamma, ultrafiolet i podczerwień, które nie przenikają atmosfery Ziemi.

Jednym z takich instrumentów jest Teleskop Hubble’a, którego koszt wyniósł 16 miliardów dolarów od zatwierdzenia jego misji przez Kongres USA w 1977 roku. Innym jest Teleskop Jamesa Webba NASA, którego budżet wzrósł do 10 miliardów dolarów przed jego wystrzeleniem w 2021 roku.

NASA ma również inne ekscytujące misje w planach. Teleskop Kosmiczny Roman, z 2,4-metrowym zwierciadłem, ale z polem widzenia 100 razy większym niż Hubble, będzie kosztować ponad 3 miliardy dolarów. Obserwatorium Światów Zdatnych do Zamieszkania, zaprojektowane do „wąchania” atmosfer planet podobnych do Ziemi w poszukiwaniu śladów biologii, będzie kosztować około 11 miliardów dolarów.

Te misje kosmiczne pochłaniają dużą część budżetu NASA, który maleje od dwudziestu lat. Duże projekty kapitałowe pozostawiają mniej środków na inne badania. Jednak prywatny sektor może przyjść z pomocą. Starship SpaceX może wystrzelić 6,5-metrowe zwierciadło w jednym kawałku, unikając skomplikowanych i drogich zwierciadeł składanych używanych przez JSWT. Innowacje używane w teleskopach naziemnych mogą obniżyć koszty teleskopów kosmicznych.

Astronomowie i planetolodzy, stawiając czoła kosztom badania dalekiego wszechświata i powrotu z próbkami skał z pobliskich planet, muszą zmierzyć się z trudną rzeczywistością. Chociaż wydaje się, że jest to złota era dla astronomii, blask jest przyćmiony przez koszt tego złota i trudne wybory, które muszą być podjęte w czasach finansowej oszczędności.