本週末，歐洲航天局（ESA）的”歐幾里得”（Euclid）任務正式啟動：一個旨在揭開暗物質和暗能量之謎的太空望遠鏡。這個重達2.2噸的航天器及其1.2米的望遠鏡由SpaceX公司的獵鷹9號火箭運入太空，現在正在前往環繞太陽的軌道上。

這項任務原本計劃使用俄羅斯的聯盟號火箭從歐洲法屬圭亞那的太空港發射，但在俄羅斯入侵烏克蘭之後，歐空局和俄羅斯之間的合作被停止了。因此，取而代之的是該望遠鏡從佛羅里達州的卡納維拉爾角空軍基地發射，於美國東部時間7月1日星期六上午12點11分升空。

該望遠鏡將前往一個名為L2的軌道，即第二個拉格朗日點，這與詹姆斯-韋伯太空望遠鏡和其他太空望遠鏡使用的軌道相同。這一軌道具有高度的穩定性，對於像”歐幾里德”這樣旨在收集極其詳細的宇宙觀測數據的任務來說尤為重要。

如果行程順利，歐幾里德應該在四周內到達L2，然後進行兩個月的準備工作，然後在10月初左右開始科學觀測。

在被封裝在SpaceX獵鷹9號整流罩中後，2023年6月29日，歐幾里德號被運往美國佛羅里達州的卡納維拉爾角航天發射場（SLC-40） 圖/歐空局

歐幾里德號將對宇宙進行廣泛和深入的調查，將圖像拼接在一起，創建一個宇宙地圖，以幫助了解兩個神秘的概念：暗物質和暗能量，前者約佔存在的一切的27%，後者約佔宇宙的68%。我們可以觀察到的每一個原子、分子和物質都構成了剩下的5%的微小物質，被稱為普通物質或重子物質。

該望遠鏡正前往詹姆斯-韋伯太空望遠鏡所使用的相同軌道。我們知道，暗物質和暗能量必須存在，因為星系的運動和宇宙的擴張方式。然而，它們是非常難以研究的，因為暗物質不與光互動，而暗能量是一種未知的能量形式。所以要找到它們的證據，我們需要在一個非常大的範圍內尋找。

歐空局歐幾里德項目經理朱塞佩-拉卡在一次新聞發布會上解釋說：”如果你想研究宇宙學並觀察整個宇宙，你需要進行一次大調查，而歐幾里德是專門為此設計的，它的望遠鏡角度非常廣，可以在很短的時間內覆蓋大部分可以觀察到的宇宙。”

攜帶歐空局歐幾里德任務的SpaceX獵鷹9號火箭

歐幾里德望遠鏡將在其六年的任務中觀測36%的天空，為了觀測這麼大的區域，望遠鏡需要有一個非常寬的視野。這是指通過望遠鏡可以觀察到的天空面積，歐幾里德的視野相當於是月球大小的2.5倍。

與之相比，比如說哈勃太空望遠鏡，它的視場只有月球的1/12大小。哈勃可以對星系或星雲等物體進行非常詳細的成像，但是哈勃需要花費大約1000年的時間來勘察與歐幾里德相當的天空區域。

我們知道，暗物質和暗能量必須存在，因為星系的運動和宇宙的擴張方式。如果你想知道為什麼”歐幾里德”只勘測三分之一以上的天空，那是因為在天空的其他區域不可能看到遙遠的星系，因為這些遙遠的物體被我們銀河系內較近的恆星和塵埃所阻擋。

歐幾里德將有兩台儀器：可見光儀器或VIS，在可見光波長下工作；近紅外光譜儀和光度計或NISP，在近紅外下工作。覆蓋這兩個波長使研究人員能夠看到被紅移的星系，這意味著由於它們正在遠離我們，來自它們的光線被移向光譜的紅端。

通過結合這兩台儀器的觀測結果，歐幾里得的觀測結果可以被用來創建一個顯示宇宙中可見物質分佈的三維地圖。但是暗物質是不可見的–這就是為什麼它如此難以研究。它不能被直接觀察到，但可以通過觀察我們能看到的物質的分佈來推斷它的存在。

歐空局”歐幾里德”任務的直徑為1.2米的主鏡，用於揭開黑暗宇宙的面紗，在組裝、整合和測試期間可以看到

歐幾里德項目科學家René Laureijs解釋說：”暗能量和暗物質通過它們對可見宇宙中物體外觀的非常微妙的變化來顯示自己。”

歐幾里德項目使用的研究暗能量和暗物質的兩種主要方法是弱透鏡和星系聚類。使用兩種方法來研究同一事物，使研究人員能夠相互檢查他們的結果，希望能得出更準確的結論。

引力透鏡是一種效應，在這種效應中，像星系或星系團這樣的非常大的物體的引力使時空扭曲，就像一個放大鏡，改變來自前景物體後面的遙遠物體的光線。

這張圖片說明了歐幾里德的測量結果如何被用來推斷暗物質在整個宇宙中的分佈方式。

通過觀察這種透鏡效應有多強，科學家可以計算出前景物體的質量–他們可以將這個計算出來的質量與前景星系中可見物質的質量進行比較。如果計算出的質量和觀察到的質量之間有很大的差異，這就表明前景中存在大量的暗物質。

另一個效應- 星系集群，指的是星系在宇宙中的三維分佈情況。隨著宇宙的擴張，星係正在遠離我們，導致紅移。科學家可以利用一種叫做重子聲學振蕩的現象，將星系的實際距離與它的紅移進行比較，這可以顯示宇宙膨脹的速度–這與暗能量直接相關。

結合起來，這些方法應該能幫助宇宙學家比以往更多地了解暗物質和暗能量。為了收集這些數據，歐幾里德號將在其任務期間從120億個物體中拍攝大約100萬張圖像。這應該使我們離能夠探測和研究這些難以捉摸的現象，以及了解我們周圍宇宙的構成更近一步。

“它不僅僅是一個空間望遠鏡，”Laureijs說，”它實際上是一個暗能量探測器。”