目前已有數十台天基望遠鏡在地球附近運行，並提供了令人難以置信的宇宙圖像。 但是，想像一下遠在外太陽系的望遠鏡。 探索我們的太陽系或窺視遙遠宇宙的黑暗的能力將使其成為一個獨特的強大科學工具。 來羅切斯特理工大學的副教授 Michael Zemcov是一名天體物理學家，研究宇宙結構的形成。 自20世紀60年代以來，像他這樣的科學家一直在考慮可能通過放置在外太陽系的望遠鏡來回答的重要科學問題。

那麼這樣的任務會是什麼樣子的呢？ 又能做哪些科學工作呢？

遠離地球的小望遠鏡

遠離地球的望遠鏡的科學力量將主要來自於它的位置，而不是它的大小。 在外太陽系建立望遠鏡的計劃將把它放在土星軌道以外的某個地方，距離地球大約10億或更多英里。

科學家只需要發送一個非常小的望遠鏡–其鏡頭大約有一個小盤子那麼大–就可以獲得一些真正獨特的天體物理學見解。 這樣一個望遠鏡的重量可以小於20磅（9公斤），幾乎可以搭上任何前往土星或更遠地方的任務。

儘管與哈勃或詹姆斯-韋伯這樣的望遠鏡相比，這樣的儀器在遠離太陽亮光的地方運行，可以進行從地球附近的有利位置上難以或完全不可能的測量。

不幸的是，對於天文學家來說，獲得太陽系的”自拍”是一個挑戰。 但是，能夠從外部的有利位置看到太陽系將揭示出很多資訊，特別是關於環繞太陽的塵埃雲的形狀、分佈和組成。

多年來，天體物理學家已經能夠拍攝和研究銀河系其他恆星周圍太陽系中的塵埃盤的圖像。 但是這些恆星非常遙遠，而且天文學家對它們的瞭解也是有限的。 利用回望太陽的觀測，天文學家可以將這些遙遠的塵埃雲的形狀、特徵和組成與地球自身太陽系的詳細數據進行比較。 這些數據將填補有關太陽塵埃雲的知識空白，並使我們有可能瞭解其他太陽系中塵埃的生產、遷移和破壞歷史，而這些塵埃是沒有希望親自前往的。

深度黑暗的太空

將望遠鏡放在遠離太陽的地方的另一個好處是缺乏反射光。 行星平面上的塵埃盤將太陽的光線反射到地球上。 這就形成了一種「霧霾」，比來自其他星系的光亮100到1000倍，遮擋了從地球附近看宇宙的視野。 把望遠鏡送到這個塵埃雲的外面，會把它放在一個更黑暗的空間區域，使它更容易測量來自太陽系外的光。

一旦到了那裡，望遠鏡可以測量宇宙中各種波長的環境光的亮度。 這可以提供關於物質如何凝結成第一批恆星和星系的見解。 它還將使研究人員能夠通過比較來自所有星系的光的預測值和精確的測量值來測試宇宙的模型。 差異可能指向宇宙結構形成模型的問題，也可能指向奇異的新物理學。

進入未知世界

最後，增加望遠鏡與太陽的距離也將使天文學家能夠利用一種叫做引力透鏡的效應進行獨特的科學研究，在這種效應中，一個巨大的天體在經過一個天體時扭曲了光線的路徑。

引力透鏡的一個用途是搜索「流氓行星」–這些行星在被從它們的太陽系中彈出后在星際空間遊蕩。 由於「流氓行星」本身不發光，天體物理學家可以尋找它們對背景恆星光線的影響。 為了區分透鏡天體的距離和它的品質，需要從遠離地球的第二個地點進行觀測。

2011年，科學家們利用EPOXI任務上的一台相機前往小行星帶，發現了一個海王星大小的天體在銀河系的恆星中自由漂浮。 目前只發現了幾顆流氓行星，但天文學家懷疑它們非常普遍，可能掌握著太陽系形成和恆星周圍行星普遍存在的線索。

但是，外太陽系中的望遠鏡最有趣的用途也許是有可能將太陽本身的引力場作為一個巨大的透鏡。 這種測量可能允許天體物理學家實際繪製其他恆星系統中的行星。

即將到來？

自從1973年「先鋒10號」成為第一個飛越木星軌道的人造物體以來，從地球軌道以外進行的天體物理學研究屈指可數。 前往外太陽系的任務是罕見的，但許多科學家團隊正在進行研究，以顯示一個太陽系外望遠鏡專案將如何運作，以及從一個專案中可以學到什麼。

每隔10年左右，天體物理學和天文學領域的領導人就會聚集在一起，為下一個十年制定目標。 這個2020年代的計劃定於2021年11月4日發佈。 在其中，研究人員期望看到關於下一個可能徹底改變天文學的望遠鏡的討論。 把望遠鏡帶到外太陽系，雖然雄心勃勃，但完全在美國宇航局或其他空間機構的技術能力範圍內。 研究人員希望在不久后的某一天，在太陽系的黑暗地帶執行孤獨任務的小型望遠鏡將為我們提供關於宇宙的難以置信的見解。