耗资100亿美元!人类历史最强太空望远镜,2021年底即将发射

1990年, “发现号”航天飞机载着五名宇航员和哈勃太空望远镜一同发射升空。美国国家航空航天局的工程师和天文学家们表示,它将成为世界上最大的卫星之一!并且成为人类历史上的最有效观测工具!

耗资100亿美元!人类历史最强太空望远镜,2021年底即将发射

哈勃望远镜运作30年间,激发了大约1.8万篇科学论文,哈勃描绘了一幅全新的太空图景,一个充满超大质量黑洞,一种神秘现象,现在被称为暗能量。在那里,黑洞原本只是科幻小说和推测,但哈勃赋予了它们生命,将它们融入了我们的宇宙图景中。哈勃甚至有助于确定宇宙的年龄,而在这之前我们只能猜测宇宙的年龄在100亿年到200亿年之间,哈勃揭示了在人类出现之前宇宙存在了多少年,又经过了多少年才有138亿这个时间。

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然而,哈勃望远镜不可能永远存在。据报告,官方资金在2021年6月结束,据估计,在本世纪30年代,哈勃将会经历大气阻力穿过地球的大气层,最终坠入到大海。专家们认为,哈勃最多可以再使用5年,然而新的投资后,哈勃望远镜的轨道提升将会让哈勃服务人类的时间加长。

随着哈勃的任务接近尾声,我们也迎来了新的发现,新的天文工具打开了哈勃永远无法打开的大门。

自最初构想以来,这个新项目已经发生了巨大的变化。它开始时只是成本极低的望远镜,于2007年发射,成本仅为5亿美元。经过30年的发展和近100亿美元的投资,詹姆斯·韦伯太空望远镜(简称JwST)已经远远超出了最初的设计,现在它不仅是有史以来发射到太空的最复杂的仪器,这也是人类最伟大的工程壮举之一。

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然而,并不意味着JWST会取代哈勃望远镜,这两者可以通过观察电磁波谱的不同部分而互补。人类肉眼可以观察到光谱中的可见光部分,而哈勃擅长观察紫外线部分,韦伯擅长用红外线来观察,而这两种光都是肉眼看不见得。

韦伯之所以能非常详细得看到光谱的这一部分,这要归功于两个主要组成部分:网球球场大小的遮阳板和由铍制成口径达到6.5米的反射镜

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是一种既耐用又轻便的材料,在上面覆盖一层薄薄的黄金,便能更好的反射,更容易检查红外光。为了能够探测到非常遥远的物体发出的微弱的热量信号,望远镜必须保持极冷状态。太阳挡住太阳的辐射意味着仪器可以在附近继续工作,虽然遮阳板对JWST的数据收集至关重要,但是这也是最令人担忧的问题之一。遮阳板上数以千计的零件,包括8个马达和139个执行器,都必须一直完美有序地不停工作,在太空中不需要宇航员的帮助就能打开五层遮阳板。

韦伯的最终静止点是L2轨道位置,这是第二个拉格朗日点,距离地球约100万英里或150万公里,是月球到地球的距离的四倍,在这个位置上,望远镜的视野不会被太阳或地球遮挡,为研究提供了清晰的天体视野。

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然而这种观点是有代价的,韦伯将无法得到宇航员的帮助。也就是说我们只有一次机会让一切变得完美,不像哈勃望远镜,它可以由宇航员在五次不同的情况下进行维修,如果没有这些修复,就不会有今天大家都很欣赏的标志性哈勃图像,因为哈勃望远镜最初发射时镜面有缺陷,导致了它传回了模糊的照片,直到它发射近三年之后的1993年,才得以修复。

那么JWST究竟会给我们带来什么?

哈勃可以看到遥远的过去,但还不够远。而韦伯的红外线功能,我们将能够看到最早形成的恒星和星系。目睹这些原始结构,将帮助我们更好地理解星系的起源以及无法避免的终结。像是两种时间机器,形成了一幅开始和结束的画面。

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哈勃的超深空图像为我们提供了最详细的人类图像,在图像中,小红点代表古老而遥远的星系,都因宇宙膨胀,而红移他们的光被拉长了,更长的波长是暗能量的副产品。但要看到最古老的星系,就必须存在能够捕捉比红光更低的波长,它需要捕捉红外线,詹姆斯·韦伯太空望远镜就是为这项工作而设计的。

科学家们还希望它能帮助我们收集有关系外行星的新信息,以及外星生命的存在。在太空冰冷的寂静中,它的滴答声旋转会传回我们太阳系内,外世界的数据,如萌芽中的恒星和行星系统在宇宙尘埃云深处形成。它甚至可以与人马座A相媲美,银河系中心的超大质量黑洞,大爆炸后的每个阶段都会在JWST的数据中显示出来。

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尽管韦伯多次被推迟,但它目前定于今年12月推出。在部署、测试、建立通信和调整飞船之后,韦伯发回的第一张照片应该会在发射后6个月左右到达。一旦来自望远镜的数据源源不断地涌入,我们就会看到以前仪器看不到的新的星系。像任何伟大的工具一样,我们希望詹姆斯·韦伯能提供帮助我们回答我们还没想过要问的问题。

回到过去,寻找我们存在的根源,这也许是最接近我们的方式了。

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