詹姆斯·韦伯太空望远镜是有史以来最强大的太空望远镜,经过数十年的等待,最终将于12月底发射。
这是一个工程学上的奇迹,它将追溯到130亿年前的宇宙,有助于回答关于宇宙的基本问题。有几件事是我们可以提前了解一下的。
1. 庞大的金色镜子
望远镜的核心是它巨大的主镜,一个宽21.5英尺(6.5米)的凹面结构,由18个较小的六角形镜子组成。它们是由镀有黄金的铍制成的,用来反射来自遥远宇宙的红外线。
该天文台还设有四种科学仪器,它们共同实现两个主要目的:宇宙物体成像和光谱学——将光分解成不同的波长来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,遮阳板的形状像风筝,可以展开到一个网球场的大小。
防护罩的材料聚酰亚胺薄膜以其高耐热性和在大温差下的稳定性而闻名——这两者都至关重要,因为防护罩的面向太阳的一侧的温度将达到230华氏度(110摄氏度),而另一边将达到-394华氏度的低点。
该望远镜也有一个“航天器总线”,包括电力、推进、通信、定位、加热和数据处理子系统;韦伯望远镜的重量和一辆校车差不多。
2.漫长的旅程
该望远镜将被放置在距离地球约100万英里的轨道上,大约是地球到月球距离的4倍。
与目前主要的围绕地球旋转的太空望远镜哈勃不同,韦伯将围绕太阳运行。
从太阳的角度来看,它将保持在地球的正后方,即地球的暗夜侧。韦伯望远镜的遮阳板将永远位于镜子和太阳之间。
它将花费大约一个月的时间到达这个指定区域,或称第二拉格朗日点(L2)。虽然人类已经派出宇航员修复哈勃望远镜,但还没有人到达韦伯望远镜计划的轨道那么远。
3. 高科技的折纸艺术
由于望远镜太大了,在操作配置中无法装入火箭的头锥,它必须以折叠的方式运输。展开是一项复杂而富有挑战性的任务,也是NASA尝试过的最艰巨的部署任务。
起飞后30分钟左右,提供能量的通信天线和太阳能电池板将部署完成。
然后是展开遮阳板。从第六天开始,在经过月球后像手风琴一样折叠的遮阳板才会展开。它的薄膜将由一个包括400个滑轮和1312英尺电缆的复杂结构来引导。
在第二周,终于要轮到镜子打开了。一旦进入最终的配置,仪器将冷却和校准,镜子将需要非常精确地调整。
六个月后,望远镜将准备就绪。
4.生命,宇宙及一切
韦伯望远镜有两个主要的科学任务,这两个任务加起来将占其观测时间的50%以上。首先是探索宇宙历史的早期阶段,也就是大爆炸后几亿年的时间。
天文学家想知道最初的恒星和星系是如何形成的,以及它们是如何随着时间演变的。
它的第二个主要目标是发现太阳系外的行星。它还将通过研究这些行星的大气层来评估它们存在生命的可能性。
韦伯望远镜的红外线能力非常强大。
与哈勃望远镜主要使用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,使云雾笼罩的早期宇宙更清晰可见。
由于一种叫做红移的现象,红外线还可以让科学家们追溯到更久远的过去。当宇宙膨胀时,来自更远物体的光会向光谱的红外端延伸。
韦伯还计划对火星和木卫二进行更近距离的观测。
5.几十年的创造成果
20世纪90年代,天文学家开始讨论哈勃望远镜的继任者,韦伯望远镜的建造始于2004年。
因为开发的复杂性,其发射已经推迟了好几次,最初计划在2007年,然后在2018年……
该望远镜是一个广泛的国际合作,整合了加拿大和欧洲的仪器。
超过1万人参与了这个项目,最终预算达到了100亿美元左右。
(独家编译:科幻世界)
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