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造价百亿美元堪比航母,寿命只有十年,这面

来源:手风琴 时间:2023/3/4

詹姆斯·韦伯太空望远镜是人类社会有史以来建造的最强大的太空望远镜,经过数十年的等待,终于定于12月下旬发射。作为一个科学工程奇迹,升空后的韦伯望远镜将极目远眺,凝视我们宇宙亿年的历史,这将有助于回答与宇宙有关的基本问题。作为中国人的我们,也有必要了解关于詹姆斯·韦伯太空望远镜的以下五件事。

一、巨型金色镜子

望远镜的核心是其巨大的金色主镜,一个直径达6.5米的凹面镜(哈勃的主镜片直径为2.4米),它由18个较小的六角形镜片组成。它们由涂有黄金的铍制成,经过优化,可以反射来自宇宙深处的红外光。望远镜还有四个重要的科学仪器,它们将共同实现两个主要目的:对宇宙物体进行成像,以及光谱学——将光分解成不同的波长,以研究宇宙物质的物理和化学性质。

镜子和仪器由五层遮阳板保护,该遮阳板的形状像风筝,可以展开到网球场的大小。它的膜由kapton组成,kapton是一种在宽温度范围内以其高耐热性和稳定性而闻名的材料,而这两个特性至关重要,因为遮阳板面向太阳的一侧将达到华氏度(摄氏度),而另一侧将达到-华氏度的低点。该望远镜还有一个"航天器总线",其中包含其用于电力、推进、通信、定向、加热和数据处理的子系统。因此,韦伯望远镜的重量和一辆校车一样重。

二、近万千米的旅程

这架望远镜将被放置在距离地球约万千米的轨道上,这个点被称为第二拉格朗日点或L2,这个距离大约是月地距离的四倍。与哈勃望远镜不同,哈勃望远镜是围绕地球运行的太空望远镜,而韦伯望远镜将围绕太阳运行。从太阳的角度来看,它将一直躲在地球后面,处于我们地球的夜侧。韦伯的遮阳板将永远处于镜子和地球之间。韦伯望远镜发射后到达L2点这个区域大约需要一个月的时间,未来维修韦伯望远镜将不能像维修哈勃望远镜那样,可以派宇航员过去,因为实在太远了。

三、巨大的高科技折纸

由于望远镜太大,发射前无法在操作配置中将其放入火箭的鼻锥中,因此必须折叠运输,折叠方式类似于手风琴一样折叠。而升空后将其展开也是一项复杂而具有挑战性的任务,可以算是NASA有史以来最艰巨的任务。在起飞后约30分钟,将部署通信天线和为其提供能量的太阳能电池板。

然后是遮阳板的展开,从第六天开始,也就是在经过月球之后不久,遮阳板的薄膜将由涉及个滑轮和约米电缆的复杂机制引导打开。在第二周,镜子终于要打开了,一旦进入最终配置,仪器将需要冷却和校准,并且镜子需要非常精确地调整,六个月后,望远镜将全部准备就绪。

四、搜寻外星生命、探索早期宇宙和一切

韦伯望远镜有两个主要的科学任务,它们将占其观测时间的50%以上。首先,探索宇宙历史的早期阶段,观测宇宙大爆炸之后几亿年的时间到底发生了什么。天文学家想看看第一批恒星和星系是如何形成的,以及它们是如何随着时间的推移而演变的。它的第二个主要目标是发现系外行星,即太阳系外的行星。它还将通过研究这些行星的大气层来调查这些星球上是否存在生命。要做到这些,是基于它的强大的红外观测能力。

与哈勃望远镜主要在紫外线和可见光波段观测不同,波长较长的红外线更容易穿透尘埃,使笼罩在云层中的早期宇宙更清晰地进入视野。红外线还可以让科学家可以更深入地回到过去,因为存在红移的现象,来自更远物体的光随着宇宙的膨胀而拉伸,朝向光谱的红外端偏移。另外,韦伯望远镜还计划对我们太阳系中的火星和木星的卫星欧罗巴进行更近距离的观测。

五、几十年的酝酿,造价百亿美金,寿命仅十年

天文学家在年代开始讨论建造接替哈勃望远镜的新一代望远镜,韦伯的开工建造始于年。发射已经推迟了几次,最初是年,然后是年......主要是因为它实在太复杂了。该望远镜是规模巨大的国际合作的结果,整合了加拿大和欧洲的仪器,并有超过人在该项目上工作,而最终的造价也如同滚雪球般地增加到亿美元左右。预计该任务将持续至少五年,但建造者们希望它能持续稳定工作10年或更长时间。

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