2021年12月25日,这一应该是一个天文爱好者值得纪念的日子,这一天詹姆斯·韦伯太空望远镜在法属圭亚那库鲁航天中心发射升空。韦伯望远镜发射升空后,飞行了27分钟,与火箭分离进入预定轨道。它将在太空飞行大约1个月的时间,到达距离地球约161万公里的观测位置-地球和太阳系统的L2拉格朗日点。预计2022年晚些时候开始工作,收集太空数据和图像。 韦伯望远镜是目前全球已建成性能最强大、也是造价最高的太空望远镜。韦伯天文望远镜从1996年开始酝酿建造,中间经历了技术设计不完善、经费投入不足、研发方案有漏洞、疫情肆虐等诸多考验,直到2020年才算正式建造完成。韦伯望远镜的金色主镜,是一个6.5米宽的凹形结构,由18个直径为1.32米的较小六角形镜组成。此外它还有一个小型次镜,直径为0.74米。韦伯望远镜的总重超过6吨,造价超过100亿美元。不仅如此,韦伯望远镜的镜面都由涂有黄金的铍制成,经过优化,可以反射来自宇宙深处数十亿光年外的极远星系的光。韦伯望远镜需要在接近绝对零度的零下220℃工作。为了保持这种寒冷,韦伯望远镜在被发送到深空后,将部署遮阳板,以遮挡镜面和仪器其他部分免受太阳照射。 目前人类尚在使用的太空望远镜是1990年4月发射的哈勃太空望远镜。过去30多年中,哈勃太空望远镜为人类提供了非常重要的宇宙图像,如著名的“创生之柱”和被称为“哈勃超深空”的近万个星系的图像。这些图像都加深了人类对“大爆炸”以来宇宙变化的认识,甚至改变了人类对宇宙的思考方式。韦伯则是当前世界上最强大、最复杂的太空望远镜。与哈勃望远镜相比,韦伯太空望远镜具有更大优势:哈勃设计目的是收集可见光和紫外光,只有有限的红外光能力。韦伯望远镜收集红外光;哈勃望远镜直径2.4米,韦伯望远镜直径 6.5米,有更大的集光区,也就意味着韦伯可以比哈勃看得更深更远;哈勃在非常接近地球的轨道上运行,而韦伯望远镜将在150万公里之外;韦伯望远镜的灵敏度比哈勃望远镜高约100倍。韦伯望远镜的设计是为了超越哈勃看到宇宙的更深处。作为有史以来最强大的太空望远镜,韦伯望远镜号称能够凝视130亿年前的宇宙。 韦伯望远镜经历了数次延迟发射詹姆斯·韦伯望远镜是由美国国家航空航天局、欧洲航天局和加拿大航天局耗资约100亿美元联合研究开发。该望远镜是已建成的性能最强、造价最高的太空望远镜。它携带4台最先进的科学仪器,配备高分辨率、高灵敏度红外探测器,NASA希望它能够和老化的哈勃太空望远镜同时运行。也正是因为韦伯望远镜的结构极其复杂,发射条件严苛,导致其成本高昂,也经历了一次又一次的延迟发射。NASA在1996年便开始了韦伯望远镜项目的招标,在早期研发中,NASA曾希望最早能在2007年发射它。2014年,发射计划因预算问题又被推迟。2017年,NASA再次将韦伯望远镜的发射时间推迟至2019年上半年。而今年,韦伯望远镜也经历了3次推迟。 韦伯望远镜发射成功仅仅是个开始火箭升空约30分钟后,韦伯太空望远镜与火箭脱离,进入预定轨道。韦伯望远镜未来13天内将在轨道飞行期间逐渐展开,而这必须至少完成344个关键的预定动作,整个过程犹如“化茧成蝶”。韦伯望远镜在太空中再飞行两周后,将到达地球和太阳系统的L2拉格朗日点,距离地球161万公里轨道上的目的地,这大约是地球与月球4倍远的距离。在该点所处的位置上,一方面最大限度减少了地球大气层中尘埃和大气层的影响,更重要的一点就是这个点上的物体,可以在围绕太阳公转的同时与地球保持同步,也就是说该点受到的太阳引力和地球引力间达到了完美的平衡,从而可以用更少的燃料来维持望远镜的轨道,达到最大限度减少燃料和能源的目的。韦伯望远镜到达观测位置后,科研人员还需再花费5个月时间对其进行各项检查,预计望远镜将在2022年6月底前正式向地球发回第一批观测到的宇宙图像。 韦伯望远镜将进行一次孤独的旅行由于L2点距离地球161万公里之遥,在那里几乎不可能有人类能够到达,因此韦伯望远镜的每一步都极为关键,其安全性也颇为重要。如果在哪里出现了什么故障,这几乎是不可逆的事情,因为它不可能像哈勃望远镜那样可以通过发射航天器去进行维修保养。一旦出现什么零部件老化、坏掉,我们也只能表示无奈,从现在看来没有任何办法能够接近它。因此,对于在深空的韦伯望远镜,未来将会是一段孤独的旅行。 韦伯望远镜是天文史上璀璨的一颗明星“天文学和天体物理学的下一个十年是以詹姆斯·韦伯太空望远镜的成功为基础的。”迈克尔·特纳说。物理学家纳塔拉扬说:“考虑到广泛的预期科学回报和发现潜力,整个天文学界都参与了这场游戏。我们在智力和情感上都投入其中。”她将使用韦伯望远镜来寻找超大质量黑洞的起源,她说:“我会试着保持冷静,不去想象灾难性的结果。”总之,韦伯太空望远镜是人类历史上的一次巨大里程碑,也代表着人类向深空探索迈出的重要一步。最后,希望韦伯望远镜一路顺利,能够带给我们震撼人心的宇宙发现。 |
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