2022年7月，詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）拍摄的第一批图像对外公布，引起了大量关注。这些红外图像前所未有地呈现了行星、恒星和星系的细节，在网上广泛传播，并登上世界各地的头条新闻。

随着人们对科学和天文的兴趣日益浓厚，我们最近在腾讯科学WE大会，围绕深空探索话题，邀请青少年对话科学家。腾讯科学WE大会已迈入第十个年头，十年来，WE大会始终致力于推动世界各地最宏伟的科学事业。

本次对话的嘉宾包括：诺贝尔奖物理学奖得主、韦布空间望远镜高级科学家约翰.马瑟博士；中国科学院国家天文台研究员、巡天空间望远镜（CSST）光学设施责任科学家詹虎博士；腾讯互娱研发效能部副总经理、CATCH（Chasing All Transients Constellation Hunters）项目腾讯侧负责人、AI技术专家邓大付博士。

秉承WE大会的合作精神，这是三个项目之间的首次对话。参与对话的还有一位热爱天文的高中生周泽震，他是格林威治皇家天文台年度天文摄影师青年组冠军。

本次对话由中科院国家天文台研究员苟利军教授主持。

JWST的口径达到6.5米，是太空中最大的光学望远镜。该望远镜于2021年12月25日发射升空，是一项涉及20个国家的联合项目，利用红外摄影来研究源自遥远宇宙的光。马瑟博士说：“它正在观测一切，从第一批恒星、星系和黑洞到太阳系中的行星。”

CSST是口径为两米的空间站望远镜，计划于明年或后年发射，与中国空间站共轨飞行。詹虎博士解释，CSST的主要任务是“使用太空中最大的天文相机进行高分辨率、多波段成像和光谱调查”。

与此同时，CATCH将发射一组配备X射线望远镜的智能卫星，用于观测多种空间现象，如黑洞、中子星、伽马射线暴和超新星。这些卫星利用人工智能计算技术进行观测，如果发现了感兴趣的东西，就会通知组内的其他卫星对目标进行全天候观测。

前沿技术带来复杂挑战

JWST的构建所带来的独特挑战，需耗费数年才能实现。马瑟博士将JWST称为“折纸望远镜”，因为它必须折叠起来才能发射。这项雄心勃勃的工程，需要开发10项新技术，以便在发射后对望远镜进行聚焦，用18个六边形镜面组装成主镜，确保遮阳伞正常工作，并发明新型红外探测器。

马瑟博士说：“我们须要设计、制造和测试望远镜，如果它无法正常运作，我们就须从头再来。经过四次测试，终于成功了。”

对于尚未发射的CSST，项目团队正在努力确定任务参数，以及如何传输收集到的大量数据。据詹虎介绍，CSST的主要作用是巡天，比如观测距离我们较近的美丽的M31星系（注：仙女座星系）、某些球状星团以及较近的矮星系和星系群。和韦布望远镜一样，CSST也会通过观测星系群来研究强大的透镜效应。詹虎团队预计明年将获得更多的早期观测结果。

CATCH利用强化学习技术解决一些人工智能技术存在已久的问题。但是，必须首先进行密集测试，以克服高昂的培训和部署成本、实现可解释性，提供包括学习、历史经验和数据的算法基础。

前往从未踏足的地方

每个项目都带着解决问题的使命，采用先进的技术，让天文学家能够看到从未见过的事物，做到以前从未做过的事情，揭晓长期以来人类未解的谜团。

JWST采用红外线技术观测到最遥远的宇宙或者因为太冷而无法产生可见光的物体，窥见恒星诞生区域的发光气体云和尘埃内部情况。

得益于此，JWST团队能够探索恒星周围的行星，发现一些行星的大气中含有水蒸气。他们观测到了黑洞和恒星形成区域，包括壮观的船底座星云。

与地面望远镜相比，CSST具有高角分辨率、波长覆盖范围广及天区覆盖面积大等优势。一平方度可能听起来不大，但CSST的高分辨率视场是地面光学望远镜的一万倍。

我们知道游戏技术能应用在现实世界之中，可以看到游戏技术助力深空探索。CATCH计划利用腾讯游戏在业界领先的AI技术，实现星座的在轨自主协同观测等功能。它将天体视为智能体，并应用相应的算法来找到最佳解决方案。

下一代科学家和天文学家的平台

来自中国的中学生周泽震展现出对天文学的深刻理解，并向参会的顶尖科学家提出了探究性问题。他向马瑟博士请教了JWST如何研究黑洞、暗物质和暗能量的问题，这些都是不可见物质。

马瑟博士回答，JWST可以通过引力检测到它们的存在。星系的引力使光线弯曲，表明存在暗物质，这是推断而不是观察到的，我们能够借此了解遥远的星系。

此外，詹虎博士针对CSST与现有地面望远镜提出了一些问题，邓大付博士讲述了他如何提出将游戏AI应用于太空探索及如何为此类任务进行AI训练。

思想交汇促进科学发展

随着CSST发射在即，詹虎博士和其他科学家希望马瑟博士聊一聊如何最大限度发挥该项目影响力以及充分利用投入的资源。

马瑟博士回答：“共享数据，寻求帮助。你公布的数据越多，并让其他人来分析数据，这个项目就会令人越发感兴趣。” 

他指出建造望远镜或天文台所需的努力与进行数据分析并不相同。他说，JWST向世界各地的天文学家和科学家开放，接受他们的建议，与他们开展合作。

马瑟博士对像周泽震一样的年轻人寄予厚望，他认为天文学家对物理学和工程学有深入的了解，使他们在科学技术领域，特别是在数据分析方面更出色。

马瑟博士的结论非常乐观，这反映了当前人们对科学和天文学的热情。“对天文学家来说，这是一个非常令人兴奋的时代，因为有了新的设备，意味着能获得新的发现。有了它们，一切皆有可能。” 

除了这场深空对话外，本次科学WE大会还组织了中国青少年与诺贝尔化学奖得主、DNA修复之父托马斯·林达尔，中国科学院国家天文台研究员、中国“天眼”、五百米口径球面射电望远镜（FAST）总设计师姜鹏等科学家的数场对话，激发青少年对科学的热爱与思考，让求知跨越未知。

十年来共有80多位全球顶尖的科学家来到科学WE大会，与公众分享最前沿的科技信息，涉及理论物理、天文探索、脑机接口、量子计算、生命科学等多个领域。