探测地球的兄弟
译自Spaceflight Now，2007年4月11日
NASA的研究人员在实验室中首次成功证明，装配有特殊掩模和反射镜的空间望远镜可以拍下邻近恒星周围地球大小的行星。在通往提议中的类地行星搜索者（Terrestrial Planet Finder）等计划半途，该成果标志着引人注目的一步。这些计划的目的是寻找地球的兄弟，其上可能有生命存在。
模拟出的3颗行星，其中的一颗亮度与木星相当，另一颗亮度是木星的一半，还有一颗如地球一般暗淡，它们在图中清晰可见。图片是用JPL的高对比度成象试验台依次拍摄480张照片之后加工得到的。星号表示该系统模拟恒星的位置。（图片提供：NASA/JPL-Caltech）
让一颗太阳系外行星（也就是环绕太阳以外其他恒星运动的行星）成象是非常困难的工作。这是因为更大更亮的母星那强烈的光芒可以轻易盖过其相对暗淡的光线。其中的挑战可以比作是在探照灯周围寻找一只萤火虫。
现在，加州帕萨迪纳NASA喷气推进实验室的两位研究人员指出，一架相当简单的星冕仪（用于“遮盖”星光的仪器）结合一面可以调整的反射镜，就可以让空间望远镜拍摄到亮度相当于中央星100亿分之一的遥远行星的图象。
John Trauger说：“我们的实验说明，只要遮住极靠近恒星的光芒，并生成一块足够黑的天区，我们就可以观测地球的同类了。这比先前所证实过的任何方法都要好上至少一千倍。”在4月12日出版的《自然》杂志上，他是某篇论文的第一作者。该文描述了名为高对比度成象试验台（High Contrast Imaging Testbed）的系统，外加将此项技术用于空间望远镜并发现太阳系外行星的方法。实验室中是用激光束充当模拟星，并由暗一些的象充当“行星”。
迄今为止，科学家使用不同的技术，已探测到了200余颗太阳系外行星。这其中的大多数比地球重上5到4000倍，因其过热、过冷或是有太多的巨型气体球，生命不大可能在那里存在。目前，没有人拍到过类似我们太阳系的系外行星系。科学家非常渴望近观邻近的恒星系统，以寻找并辨认其中的类地行星，这也是大小、轨道和其他性质都适合生命存在的行星。
在实验室演示中，高对比度成象试验台克服了两个重要的障碍——衍射和散射光，这是在拍摄太阳系外行星的过程中，所有望远镜都要面对的。
当星光射入望远镜主镜时，它遭遇了微小的变形，在聚焦所成的图象上，主光源周围出现了光环和尖峰。衍射光可以完全遮住视场中的任何行星。
为解决这个问题，Trauger及其喷气推进实验室的同行为他们的装置采用了一对掩模。第一块类似模糊的棒状编码掩模（barcode），直接阻隔了大部分星光；而第二块用于清除衍射环和尖峰。两者结合，就可以做到足够的黑暗，让行星的光线射入。
论文的合作者、JPL的类地行星搜索者任务科学家Wesley Traub说：“从数学上看，星冕仪遮挡了中心的恒星及其光环，这还带着几分魔术色彩。”
散射光造成了另一个障碍。望远镜反射镜面上的小起伏产生了“光斑”，这是在侧边所成的暗淡星象，也可以遮挡恒星。在高对比度成象试验台上，一片大小相当于大号硬币的变形镜限制了散射光。镜面由计算机控制的促动器控制，表面可以作很小的变形，能够补偿望远镜和仪器的微小缺陷造成的效应。
Traub说：“这一结果很重要，因为它告诉人们，应该建设可探测并辨别邻近恒星周围类地行星的空间望远镜。”
Trauger和Traub计划，接下来要将对光斑的抑制改进10倍，并让此项技术适于同时的多波段使用。
喷气推进实验室为华盛顿的NASA科学任务理事会负责类地行星搜索者计划。喷气推进实验室是帕萨迪纳加州理工学院的下属机构。
