NASA批准12亿美元PRIMA任务：远红外望远镜2033年发射

NASA批准12亿美元PRIMA任务：远红外... — Analysis

据 Ars Technica 2026年9月25日报道，美国国家航空航天局（NASA）正式批准了首个“探测器探索者”（Probe Explorer）级太空望远镜任务——PRIMA（天体物理学远红外探测任务）。该任务预算上限为12亿美元（不含发射费用），计划在2033年前发射，创下同级别望远镜的最快研制纪录。PRIMA将使用詹姆斯·韦伯太空望远镜的备用制冷机，在远红外波段观测宇宙，填补当前天文台在24至235微米波长范围内的空白。NASA科学任务理事会副主任尼基·福克斯表示：“PRIMA是人类探索深邃宇宙的下一个窗口。”

PRIMA：Probe Explorer 新系列的先锋

PRIMA是NASA“探测器探索者”计划的首个任务。该计划旨在填补成本数亿美元的“探索者级”任务与耗资数十亿美元的旗舰任务（如罗曼太空望远镜，耗资43亿美元）之间的空白。NASA科学任务理事会副主任尼基·福克斯在声明中指出：“PRIMA将揭示宇宙深处的奥秘，帮助理解行星、恒星、黑洞的形成，甚至地球上的水如何诞生。”据NASA官网消息，PRIMA已于本周通过Phase B阶段评审，进入初步设计审查环节。

直接利用韦伯的“遗产”：备用制冷机改造

通常情况下，远红外望远镜需要全新研制复杂的低温冷却系统。但PRIMA将直接使用韦伯望远镜中红外仪器的备用制冷机，经过改造后改用氦-3作为冷却介质。该制冷机将使主光学系统冷却至4.5开尔文（约零下451华氏度），而探测器的焦平面将进一步冷却至100毫开尔文——这将使其成为太空中温度最低的光学器件之一。据SPIE期刊《天文望远镜、仪器与系统杂志》2025年发表的论文，PRIMA的热控方案大幅降低了成本和研制周期。

科学目标：行星起源与星系演化

PRIMA的主镜直径1.8米（5.9英尺），将部署在距地球150万公里的日地L2拉格朗日点。其远红外灵敏度将使其能够探测行星及其大气的起源、星系与黑洞的共同演化，以及尘埃和金属元素随宇宙时间的演变。该任务将填补斯皮策、赫歇尔和韦伯等望远镜在远红外波段的观测空白。NASA天体物理部主任肖恩·多马加尔-戈德曼表示：“单凭一个任务无法探测宇宙的所有奥秘。PRIMA将我们舰队的能力延伸至远红外波段，从而获得对宇宙极为全面的观察。”

PRIMA 与其他红外天文台对比

研制速度：7年内从批准到发射

NASA要求PRIMA在7年内完成研制并发射，这得益于其成熟的技术继承性和成本管控。旗舰任务通常需要数十年，例如罗曼望远镜从批准到发射用了10年，韦伯则用了近20年。PRIMA项目经理透露，NASA将从罗曼任务“按时按预算”的经验中吸取教训。多马加尔-戈德曼表示：“我们已用罗曼证明，项目超支超时并非自然规律。关键在于提前定义架构、理解挑战，然后在技术成熟后全速推进。”

竞争与挑战：AXIS 出局，戈达德中心问题

PRIMA此前与X射线天文台AXIS竞争首个Probe Explorer任务。今年早些时候，AXIS因概念研究显示无法满足进度和预算约束而被取消。据《科学》杂志报道，AXIS首席科学家将失败归咎于NASA戈达德太空飞行中心的混乱管理和领导层频繁更迭。而PRIMA将由NASA喷气推进实验室（JPL）主导，该机构近年来也经历裁员与机构危机。JPL目前仅有少数任务在研，PRIMA的获批为其带来关键转机。

旗舰望远镜的未来：HWO 与成本控制

与此同时，NASA继续推进下一代旗舰天文台——宜居世界天文台（HWO），计划在2040年代发射，预计成本约110亿美元，与韦伯相当。HWO将观测紫外至近红外波段，主镜直径至少与韦伯相当，可能借助星舰等重型火箭进一步扩大。多马加尔-戈德曼在周二的美国国家科学院会议上强调：“HWO需要举国之力，还需要国际合作。我们必须让来自戈达德、其他中心、产业界、商业伙伴和大学的最优秀人才参与进来。”他重申NASA正运用罗曼的成功经验来控制HWO的成本。

FAQ

Q1: PRIMA 如何利用韦伯的备用零件？

A1: PRIMA将直接使用韦伯中红外仪器（MIRI）的一个备用机械制冷机。该制冷机原本为韦伯研制，经过简单改造后改用氦-3作为冷却介质，能够将PRIMA的主光学系统冷却至4.5开尔文，探测器焦平面冷却至100毫开尔文。这避免了全新研制的费用和风险，是降低成本和缩短周期的关键。

Q2: 为什么AXIS X射线任务被取消？

A2: AXIS是PRIMA的竞争对手，其概念研究显示该任务无法在NASA规定的进度和预算约束内完成。AXIS首席科学家指出，NASA戈达德太空飞行中心的管理混乱和领导层频繁变动是主因。最终NASA决定只推进PRIMA，作为首个Probe Explorer任务。

结语

PRIMA任务代表了NASA在太空望远镜研制策略上的重要转向——通过成本上限、技术继承和“快速研制”模式，在旗舰与小型任务之间找到平衡。若能在2033年顺利发射，PRIMA将开启远红外天文学的新纪元，并为未来像HWO这样的超级旗舰积累宝贵的管理经验。

Market Overview

NASA正式批准首个Probe Explorer级任务PRIMA，预算12亿美元，利用韦伯备用制冷机，计划2033年发射。远红外波段观测行星起源与星系演化，填补斯皮策、韦伯后的科学空白。