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哈勃望远镜继续“值班” 宇宙最强何时“到岗”?

来源:中国数字科技馆

近日,美国航天局表示哈勃太空望远镜“接班人”——詹姆斯·韦伯太空望远镜的发射窗口将从2018年的10月推迟至2019年的3月至6月之间。按最初的计划,韦伯望远镜本应在2014年升空,但后因预算等问题推迟。看来,已经在太空值守27年的哈勃望远镜又要继续工作了,按现计划,其退役时间可能会推至2021年。

韦伯望远镜在太空的想象图

设计复杂 经费飙升

韦伯太空望远镜此次推迟又是因为什么呢?声明解释说,韦伯望远镜及其遮光板的体积和复杂性超过多数探测器,比如仅遮光板释放设备就要安装100多个,振动测试也要用更长时间,所以推迟到2019年春季从法属圭亚那库鲁航天中心用欧洲的阿丽亚娜5型火箭发射升空。声明说,调整发射窗口不会影响预定的科学观测任务。

1995年,由天文物学家们组成的委员会向当时的NASA执行长丹尼尔·戈丁提交了一份关于这个继任望远镜的设计建议,立马引起了戈丁的兴趣。但当时戈丁在科研方面致力于推行“更快、更好、更廉价”的改革,对望远镜的设计进行了一系列具有风险的变动,直到1999年NASA接连损失广角红外探测望远镜、火星气候轨道器和火星极地着陆者,韦伯望远镜才恢复传统设计,但这也导致它的预算突破十亿美元。

科学家们在对韦伯太空望远镜的镜面进行测试。

来自各个国家、各个机构的科学家们纷纷参与这个项目,不断增加韦伯望远镜的复杂性。在这种情况下,NASA在韦伯望远镜的初期的技术建设上就花了20亿美元。但NASA并不打算砍掉项目的任何部分来削减开支,反而寻找更多的合作者来分担资金,包括欧洲空间局和加拿大宇航局。

因而,当2008年韦伯望远镜的设计方案最终通过初审,NASA正式宣布项目上马时,韦伯望远镜项目早已从“更快、更好、更廉价”变成了一个肩负重重使命、关联多家机构、经费数十亿的庞然大物。20多年来,韦伯不断跳票,经费也从一开始的5亿到10亿一路飙升到了87亿美元。

性能超群 宇宙最强

耗资约87亿美元的韦伯望远镜是美国下一代主力太空望远镜,被认为是在轨工作20多年的通用观测平台——哈勃太空望远镜的“接班人”。韦伯望远镜将比哈勃强大得多,主要因为其主镜面集光区域比哈勃大6倍,它还能在中红外波段工作、能在接近绝对零度(相当于零下273.15摄氏度)的环境中运行。

安装韦伯太空望远镜上的最后一片镜。

该望远镜的主要部件便是一面由18块六边形镜面组成的金色镜子,看上去就像一面巨大的拼图。每块镜子表面覆盖着一层薄薄的黄金,以便最大程度地反射红外光。再加上该望远镜的其它元件,这些镜子将帮助科学家解开宇宙的众多未解之谜。

韦伯望远镜的主镜面6.5米,约是哈勃望远镜的3倍,集光能力是哈勃望远镜的7倍,但韦伯相对于哈勃最大的改变,在于具备强大的红外探测能力,而哈勃是可见光波段望远镜。

韦伯望远镜能接收这些早期星系发射的红外光,回溯宇宙大爆炸后5亿年到10亿年间的历史,也就是“宇宙再电离”时期。在这个时期,恒星、类星体和星系开始形成,放出曙光,宇宙告别“黑暗时代”,进入“光明时代”。但目前人们尚不了解这个过程是如何发生的,也没有人见过那些初始的恒星。

韦伯望远镜将用来捕捉135亿年前形成的第一批星系发出的红外光。

NASA将这台望远镜称作“时光机器”。它将带领我们回到135亿年前,也就是宇宙大爆炸发生后的3亿年。该望远镜于上月完成了关键的声学与震动测试,这是其发射升空前的重要一步,模拟了真正发射过程中的剧烈振动和巨大噪声。

虽然多次推迟,但在发射后,它将成为世界上最大也是最强力的太空望远镜。(禾支)

本文由中国科学院国家天文台苟利军研究员进行科学性把关

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