耗资100亿美元,韦伯太空望远镜终于升空!能观察50万km外的蜜蜂

2021年12月25日,由NASA和欧洲航天局等联合研发的韦伯望远镜终于发射升空。这座被视为“哈勃的继任者”的望远镜,25年来升空计划多次推迟,斥资100亿美元是哈勃的10倍左右,由数千名科学家、工程师共同研发。耗费如此大的人力和财力制作的望远镜,是用来做什么的?有着何种不一样的魅力?

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美国东部时间圣诞节清晨,詹姆斯·韦伯空间望远镜发射升空。号称世界上最可靠的重型运载火箭之一的阿丽亚娜5型火箭徐徐升起,载着韦伯望远镜飞向属于它的太空。实际上,韦伯望远镜从1996年就开始招标,原定于2007年发射。后来由于望远镜太过于精密复杂,不得不进行多次方案的调整,导致发射时间一再延迟,经费也从最初预计的5亿美元飙升到现在的100亿美元。2021年底这座望远镜才最终发射升空,被戏称为“鸽王”。

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那么NASA为什么要持续加大对这个项目的投资,建造这样一座望远镜呢?在这之前,哈勃望远镜作为人类观测宇宙的“窗口”,已经服役了30余年,远远超过了他最初五年的预期寿命,已经无法再继续承担观测宇宙的任务,急需一个继任者,韦伯望远镜的发射升空已刻不容缓。

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哈勃望远镜

当前太空中的天文观测器在性能方面也很难满足人们对继续探索宇宙奥秘的迫切需求,在观测的广度和深度方面亟待提升。此外,作为多方参与、万众期待的望远镜,韦伯望远镜令人最印象深刻的一个目标之一就是寻找宇宙中距离最远的类地行星,也就是说,它可以帮助我们探索外星生命的存在,寻找下一个“地球”。

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哈勃望远镜拍摄太空画面

韦伯望远镜在很多方面都即将完成天文观测界的重大突破。

首先它的观测距离和观测精度方面比哈勃强了100倍。韦伯望远镜主径直径为6.5米,这让他的观测精度能达到什么程度呢?可以这么说,这大约相当于从40万km外看到一枚硬币,从50万km外清楚地看到一只小蜜蜂。而且它所允许的误差相当于一张A4纸厚度的万分之一,在正式发射升空之前必须经过足够多次的检验,才能保证万无一失。

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其次,普通望远镜监测到的是可见光和紫外线,而韦伯望远镜观测到的却是人眼看不到的红外线。这让他承担起了一项特殊的使命,即探索大爆炸初期的宇宙,观测更为遥远的天体。

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哈勃望远镜拍摄距离地球约4500万光年的星系SBS 1415+437

韦伯望远镜有多“豪”呢?从它的主反光镜就可以看出来。反光镜的主体采用了铍这种金属元素,表面镀上了一层黄金。没错,是真的金子。这样的结构使它既不容易被撞击受损坏,又有着很强的热稳定性。

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韦伯望远镜表面镀金

最后,韦伯望远镜还携带有一个“庞然大物”——遮阳板。韦伯望远镜距地球的距离为62万公里,这个距离甚至超过了地月的距离,所以必须要有一个遮阳板来屏蔽太阳系天体的干扰。这个遮阳板共有五层,完全展开有一个网球场那么大的面积,能够创造一个良好的服役环境,使望远镜始终处在较低温环境中。

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主反射镜

由于韦伯望远镜的这些特点,它还面临着一项难题。在火箭成功完成发射进入太空以后,望远镜将会迎来一项非常重要的步骤:将处于折叠状态的望远镜慢慢的打开,尤其是将遮阳板展开。整个过程将会花费两周的时间,而且机会只有一次,期间不能出现任何差错。否则望远镜即使能够进入预定的轨道,也无法正常工作。这也是25年来望远镜的方案一改再改的原因之一。

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韦伯望远镜的发射升空,是人类顶级智慧的结晶,必将在世界天文观测史上留下浓墨重彩的一笔。它有能力捕捉到宇宙形成以后第一批形成的星系所发出的光,能够帮助科学家更好地掌握宇宙的演进及发展它能更好地探索宇宙的边界,寻找外星生命的存在,为人类寻找一个更为宜居的星球。让我们共同期待韦伯望远镜为我们带来的宇宙深处的奥秘。

参考资料:

[1]戴铭珏.韦伯望远镜:洞悉宇宙黎明.科学24小时.知网 2021-09-01
[2]金秋.哈勃空间望远镜的“接班人”——詹姆斯·韦伯太空望远镜.知网 2021-08-03

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