星影望远镜与地面望远镜结合，搜寻类地系外行星
一个直径100米的太空星影遮罩能有效阻挡恒星强光，使地面望远镜直接拍摄到宜居带内的类地系外行星。该技术突破了大气湍流和传统日冕仪对比度低的限制。《自然·天文学》最新研究显示，这种混合观测系统——类地系外行星混合观测系统（HOEE）——可在数分钟内发现数十颗类地行星，并在数小时内识别生物标志物，角分辨率高达0.058毫角秒。
NASA喷气推进实验室（JPL）首席作者阿赫梅德·穆罕默德·索利曼博士强调，相比纯空间任务，地面望远镜具有显著优势：其主镜尺寸是HWO望远镜的六倍，能更清晰地探测恒星周围尘埃中的行星。
与现有方法的对比
由于恒星亮度高和大气扰动，直接成像仅占系外行星发现总数的1.5%。哈勃与韦伯望远镜等空间望远镜所用的传统内部日冕仪，难以在类太阳恒星1天文单位处实现足够对比度以探测类地行星。
星影遮罩采用外部工作方式：在轨道上以毫角秒级精度定位，完全抑制恒星光。极端自适应光学系统配合极大望远镜（ELT），即使在中等天气条件下也能有效补偿大气扰动。
| 方法 | 对比度 | 分辨率 | 应用场景 |
|--------|----------|------------|-------------|
| 内部日冕仪（韦伯、罗曼） | 类地行星对比度低 | 受限 | 一般系外行星 |
| 地面望远镜（VLT、昴星团） | 中等 | 大气限制导致低分辨率 | 木星类行星 |
| HOEE + 星影遮罩 | 高 | 比HWO提升6倍 | 宜居带类地行星 |
与地面望远镜的集成
HOEE系统依托以下大型地面望远镜：
- ELT 和 GMT：位于智利阿塔卡马沙漠，主镜直径达39米。
- TMT：位于夏威夷，口径30米。
这些望远镜接收来自日地拉格朗日L2点（与韦伯望远镜同位置）的星影遮罩传来的洁净信号。遮罩以0.1角秒角度遮挡恒星，从而揭示宜居带内的行星。
索利曼指出：对于类太阳恒星，类地行星需位于1天文单位处，才可能具备氧气和水存在的条件。该系统可在几分钟内扫描整个行星系统，快速锁定类地候选体。
相较未来任务的优势
NASA的罗曼空间望远镜（预计2026–2027年发射）和HWO望远镜（2030年代至2040年代）依赖内部日冕仪或较小遮罩。HOEE在速度与分辨率上全面领先：
- 由于口径巨大，探测行星系统的速度是HWO的六倍；
- 能在彗星与小行星形成的尘埃盘中稳定运行；
- 是通往HWO的技术过渡平台。
虽然HWO目标选择更灵活，但HOEE可将生物标志物分析时间缩短至数小时，节省数天宝贵观测窗口。
技术挑战与下一步计划
100米级星影遮罩必须超轻量化，以支持发射与星际机动。目前NASA星影计划与NIAC项目已在喷气推进实验室、戈达德中心和艾姆斯研究中心完成可折叠结构原型测试。
凯克空间研究所统筹发展路线图——从模拟仿真迈向实际任务，目标是首次发现围绕G型恒星运行的类地行星。
《2020年天体物理学十年调查》将宜居世界列为优先事项，HOEE系统正契合这一战略方向。
核心要点
- 星影遮罩对比度提升超过100倍，打开类地系外行星探测之门。
- 地面巨型望远镜（ELT、GMT、TMT）分辨率比空间望远镜高出6倍。
- 在宜居带（类太阳恒星1天文单位处）内，数小时内即可检测生物标志物。
- HOEE是通向HWO的关键跳板，加速寻找地外生命进程。
- 自适应光学技术有效抑制大气扰动影响。
— Editorial Team
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