詹姆斯·韦伯太空望远镜是有史以来最强大的太空天文台,经过数十年的等待,终于在 12 月底发射。
这是一项工程奇迹,它将帮助回答有关宇宙的基本问题,回溯 130 亿年前。 以下是您需要了解的五件事。
1.巨型金镜
该望远镜的核心是其巨大的主镜,这是一个宽 21.5 英尺(6.5 米)的凹面结构,由 18 个较小的六角形镜组成。 它们由镀金的铍制成,经过优化,可以反射来自宇宙深处的红外光。
该天文台还拥有四台科学仪器,它们共同实现两个主要目的:对宇宙物体成像和光谱学——将光分解成不同的波长以研究宇宙物质的物理和化学特性。
镜子和仪器由五层遮阳罩保护,该遮阳罩的形状像风筝,展开后可达到网球场的大小。
它的膜由聚酰亚胺材料制成,这种材料以其在宽温度范围内的高耐热性和稳定性而闻名——这两者都很重要,因为防护罩面向太阳的一侧将达到 230 华氏度(110 摄氏度),而另一侧将达到-394F 的低点。
该望远镜还有一个“航天器总线”,包含电力、推进、通信、定向、加热和数据处理子系统; 总而言之,韦伯的重量相当于一辆校车。
2. 百万英里旅程
该望远镜将被放置在距离地球约一百万英里的轨道上,大约是地球与地球距离的四倍。
与目前绕行星旋转的主要太空望远镜哈勃不同,韦伯将绕太阳旋转。
从太阳的角度来看,它将保持在地球的正后方,使其保持在地球的夜晚一侧。 韦伯的遮阳罩将始终位于镜子和我们的恒星之间。
大约需要一个月的时间才能到达太空中的这个区域,称为第二拉格朗日点,或 L2。 虽然宇航员被派去修复哈勃望远镜,但没有人曾到达韦伯计划的轨道那么远。
3.高科技折纸
由于该望远镜太大,无法在其运行配置下装入火箭的鼻锥中,因此必须以折纸方式折叠运输。 展开是一项复杂且具有挑战性的任务,这是美国宇航局曾经尝试过的最艰巨的部署。
起飞后约30分钟,为其提供能量的通信天线和太阳能电池板将展开。
然后,从第六天开始,也就是在经过月球之后很久,遮阳罩开始展开,迄今为止,遮阳罩像手风琴一样折叠起来。 它的薄膜将由一个复杂的机制引导,该机制涉及 400 个滑轮和 1,312 英尺的电缆。
第二周终于轮到镜子打开了。 一旦达到最终配置,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,望远镜将准备就绪。
4. 生命、宇宙和一切
韦伯有两项主要科学任务,这两项任务合计将占其观测时间的 50% 以上。 首先,探索宇宙历史的早期阶段,回顾宇宙诞生后的几亿年。。
天文学家希望了解最早的恒星和星系是如何形成的,以及它们如何随着时间的推移而演化。
它的第二个主要目标是发现系外行星,即太阳系之外的行星。 它还将通过研究这些星球的大气层来调查它们存在生命的潜力。
韦伯的巨大前景在于其红外能力。
与哈勃主要工作的紫外线和可见光不同,波长较长的红外线更容易穿透尘埃,从而使笼罩在云层中的早期宇宙更加清晰地进入视野。
由于一种称为红移的现象,红外线还可以让科学家追溯到更早的过去。 随着宇宙的膨胀,来自较远物体的光会被拉伸到光谱的红外端。
还计划在我们的太阳系中进行更近距离的观测和欧罗巴,的冰月。
5. 数十年的酝酿
天文学家在 2004 年开始建造韦伯望远镜,并在 20 世纪 90 年代开始讨论应该接替哈勃望远镜的望远镜。
发布时间已被多次推迟,最初定于 2007 年,然后是 2018 年……主要是因为开发的复杂性。
该天文台是大规模国际合作的成果,整合了加拿大和欧洲的仪器。
超过 10,000 人参与该项目,预算最终如滚雪球般增加到约 100 亿美元。
该任务预计持续至少五年,但希望持续十年或更长时间。