最强发射
就在近日,推迟十余年之久的JWST(詹姆斯.韦伯望远镜)终于发射,并且完美地进入了太空。而韦伯望远镜的发射可谓是载入人类历史的一次,因为它是目前人类发射距离地球最远、也是世界上造价最贵的一架望远镜,达到了近百亿美元的价格。但这样一架空间望远镜究竟有何不同?值不值这样高的价格呢?它的成功发射将会给人类天文学带来什么样的影响?
JWST计划
首先先来聊聊韦伯望远镜的发明的背景,韦伯望远镜是哈勃望远镜的继任者。是由美国空间望远镜研究所委任一委员会于1996年研究提出,它的作用旨在完善哈勃望远镜观测红外频段光线的短板,推动人类天文学的发展。但这架望远镜却放了不知道多少次鸽子,先是说2011年,后推迟到2019,前前后后拖沓十几年才成功发射。而它在这些年做了哪些升级呢?
哈勃比较
首先,相对于哈勃望远镜,它的镜面尺寸大上了不止六倍,重量却仅为哈勃望远镜的一半。重量减轻虽是加分项,但其展开面积却成为了一个巨大的问题,因为太空的特殊环境,为了维持设备正常运转,科学家设计了一张巨大的遮阳网。
倘若展开发射,便没有一架运载火箭能够有如此巨大的空间供韦伯望远镜使用,因此韦伯望远镜不得不通过异形反射镜的方案,将镜面切割成大小均匀的 18个六边形,通过折叠的方式发射上天。
任务地点
但如此一来,就引出了另一个风险,那便是韦伯望远镜的运行距离实在距离地球太远了,它位于地球与太阳引力的拉格朗日点,哪里是地球与太阳对望远镜引力相抵消的位置。
一旦望远镜的展开步骤出错,望着那高达150万公里的运行距离,除非派出宇宙飞船,否则几乎没有维修的可能。而美国自然不会眼睁睁地看着一百多亿美元有打水漂的风险,因此又对其结构进行了一定的改进。但无奈于有些风险只能减小,不可能完全解决。
黑科技
讲完了硬件上的更新,再来说说太空望远镜最重要的一个参数之——观测频段。此次的韦伯望远镜不仅继承了前任哈勃望远镜的可见关观测波段,更弥补了哈勃望远镜的观测短板,在红外波段方面取得了巨大的提升,而支撑它的是此次全新升级的反射镜。
一是镜面材料,为了提升镜片对低频光的敏感度,韦伯太空望远镜在镜片表面镀了大量的金,而后更是加入了铍,不仅如此。NASA此次对镜面精度的要求达到了令人发指的地步,镜面平整度必须达到10nm以内,这就相当于十个原子的直径、一张A4纸的万分之一。
并且在其送达上天以后,多达18面镜子的拼接精度依旧不能差。但这就不是加工能够达到的事了,科学家需要通过一组精度极高的马达微调,高达数百个步骤一个也不能出错。既然拥有如此复杂的设计,那么它的观测能力如何呢?
本文总结
在观测距离上,天文学家通过韦伯望远镜,可以了解到宇宙大爆炸2亿年的情景,与此相对的哈勃仅能达到4.5亿年左右。更重要的是注重红外波段的韦伯望远镜,相较于哈勃望远镜能够发现更多行星,在一定程度上帮助天文学家找到更多星体。
再一个是感光度的提升,因为反射镜的面积增大,韦伯望远镜不仅曝光时间要短得多,而且其进光量也要高上不少,拍摄出的太空背景更加明亮,也更稳定。而一次的数据又不知道会带给人类怎样的惊喜,又能够推动人类走向何处。
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