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詹姆斯·韦伯望远镜:触及宇宙中曾经遥不可及的角落

科技 3年前 (2019) 社科兔
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詹姆斯韦伯望远镜:触及宇宙中曾经遥不可及的角落

  组装完成的詹姆斯韦伯望远镜(包括其“遮阳伞”和模块式组件)已完成部分配置,还将进行进一步安装。

  新浪科技讯 北京时间1月6日消息,据国外媒体报道,NASA的詹姆斯韦伯望C K ( gA v & @ 6远镜~ 3 & M O { A h目前定于2021年3月发射。而在此之前,该项目经历了年复一年_ 9 ( d w $ f (的推迟和数十亿美元的资金投入。尽管浪费了大量时间Y # I = 9 B 8 0和资金,但这台望远镜将成为红外波段毋9 O ~ Y l庸置疑的“王? W ; i ^ F者”,让我们得以首次触及宇宙中曾经遥不可及的偏远角落。

  从宇宙诞生后形成的第一批星系、到外星生命存在的可能性,要想进一步了解宇宙万物,斥资约97亿美元的詹姆斯韦伯望远a G 8 @ A ; 2 z镜将是我们唯一的希望。

  不畏严寒

  尽管. m * 3 m X % W詹姆斯韦伯太空望远镜(简称JWST)被奉为NASA传奇性的哈勃望远镜的“继任者”,但事实并非如此。哈勃主要是一台光学望远镜,能够捕获的光线波长范围与人眼差不多,仅向红外, G p & ` \ )线和紫外线波段稍微扩展了一些。论其本质,哈勃望远镜q * ! { ?就像一颗巨大的、在太空轨道上运行的眼球,不断传回令人震惊的图片。而假如你的光觉神经和它一样强大,你自己就可以看见这些惊人的景象。

 1 [ | [ P o q 但詹姆斯韦伯望远镜则不然。它将完全在红外波段内进行观测I ] u m,几乎不会触及人眼能% z % a X , f P看到的最“红”的波段。换句话说,它将研究q s d k一个对人类而言近乎隐形的宇宙。

  詹姆斯韦伯望远镜之所以这样设计,主要原因之一是,从地表开展红外波段观测的难度很大。天文学家b ~ n o要想开展j T k g f精确观察和测量,必须确保夜空绝对晴朗,但地面上的光污Y W 7 ! f - z A染严重? V M ; x ~ x L限制了观测条件。

  而红外光污染更是无处不在,因为任何有温度的物体都会发出红外光。人体可以产生100瓦特: Y v F s $的红外辐射。地球本身热量也很高,在红外波段显得明亮夺目。就连望远镜自身w y ~ - Z 9 U b在室温下也会发出红外光辐射。

  总之,我们从地面上并不是= \ cW } d 8 K Q完全不能开展红外天文学观测,只是难度极大。因此,我们选择将詹姆斯韦伯望远镜放置在太空中。

  离家远行

  为避开地球的红外光影响,詹姆斯韦伯望远镜将在距地球150万公里处运行。尽管远离了地球,但太阳也是个问题。你一定感受过夏季室外灼人的阳光吧U 3 a i T ? y 2,那就是红外辐射。即使距地球数百万公里之遥,太阳的热量仍然不容小W l , : e觑。

  为此,红外太空望远H % 5 h f ! P ]镜的设计师们可以采取几种应对方案。最常见的一种便是采用主动冷却系统,使望远镜的温度下降到适宜观测红F Z 6 v y 6外波段的水平。这是种好方法,此前也在其它红外太空望远镜中得到了采用。但这也限制了望远镜的工作寿命,因为一旦冷却剂耗尽,天文观测就无法继续进行。

  { K I i d u K ? c因此,詹姆斯韦伯望远镜将独辟蹊径,配备一把昂贵的巨型\ A 7 X x d1 ; N 3 U D“太空伞”。h ^ . 1 ~ x 7这把“伞”长22米,宽11米,由五层反射率极高的材料制成,每层厚度还不及人类头发的直径。这把巨大的“遮阳伞”将使望远镜始终处于阴影之C O 3 3 i ! 9 R下,6 o J 6 r f温度不超过零下223摄氏度,正适合在目标红外波段内开展观测。

  不过,望远镜上搭载的一台仪器将用主动冷却系统降温至零下258摄氏度,可以接收到波A # n O 6 b S ?长更长的红外光。

  科学的力量

  总而言之,詹姆斯韦伯望远镜的体积十分庞, D J v S大,用一枚火箭都装不下, M \ # M G P。除m f n z v ~ N了那把巨大的遮` e ] ( H阳伞外,它的主镜直径达6.5米,远超目前L % f @ F I投入使用的任何火箭直径。既然j y h o ^ c不能把镜面“粘”在火箭一侧,G r ` P = Q聪明的NASA工程师们决定将镜面分L 6 !成18片较o = , x % V ; E ^小的六边形w B S c h 6 @ ^ M,这样就可以和折叠起来的“遮阳伞”、以及望远镜的其余部分一起塞进火5 P : / `箭里面了。

  假如一切顺$ ( J s利,詹姆斯韦伯望远镜发射升空R + D A _ # O `几天后,就会朝观测点飞去,将镜面和遮阳伞展开到位,然后开始执行观测任务。

  6 g v而它? 5 YB B K t 8 % 4 ] k的观测结果将极为惊人。该望远h F \ j c L N u J镜的主要观测目标之一将是^ j Z $ ) C早期宇宙,即宇宙刚刚诞生几亿年的时候。第一L fQ . / m # y批出现的恒星和行星一度在可见光k r * 4 X波段上发出耀眼的光芒。但在过去130亿年间,宇宙逐渐扩张,导致这些光线的波长越拉越长C y 0 x \ { x G s,最后离开了) x ? Z ] R可见光、落入了红外光1 s 4 5 _ u m波段,正好属于詹姆斯韦D N k伯望远镜的理想观测范围。

  既然第一批形成的恒星和星系不曾留下过任何图片,这将是我们首次观察到宇宙历史上这段重要时期的景象。

  L & M M ?詹姆斯韦伯望远镜+ | . I u o S i F将对宇宙中一切“冰冷”的物体展! \A A t ^ 2 + * 5 f开研究,包括围绕初生恒星的原行} ! # e E E星盘、分子云、彗星、柯O . * x K F t伊伯带等等。

  该望远镜还将用一种特殊装置阻挡来自部分遥远恒星的光线,从而抓拍到任何从这些恒星前方经过的天体,如系外行星等2 p Y e @ b 3。这些行星在红外波段内显得十分明亮v H F w F = n,通过它们发出的光线,我们可以对行星大气中r e z 1 h的化学物质和元素展开分析,说不定能从中发现生命的迹象。

  总之,从搜寻外星生命、到揭开宇宙黎明时期的真相,詹姆斯韦伯望远镜一定Y % 7 g \不会辜负8 1 ) O i w我们多年的等待。

版权声明:社科兔 发表于 2019年11月9日 下午2:37。
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