人类最大太空望远镜今日发射,探索136亿年前的宇宙
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造价约100亿美元的世界最大太空望远镜、哈勃望远镜继任者詹姆斯·韦伯太空望远镜计划于美国东部时间12月25日7时20分(北京时间12月25日20时20分)搭乘阿丽亚娜航天公司阿丽亚娜5号火箭从法属圭亚那库鲁发射升空 , 前往距离地球150万公里的日地拉格朗日L2点绕太阳运行 , 持续观测宇宙 。
按计划 , 韦伯望远镜与阿丽亚娜火箭分离后 , 太阳能阵列将在几分钟内部署 , 利用阳光发电 。它将经历6个月的调试 , 包括展开镜片、遮阳板和其他较小的系统 , 韦伯的工作温度在-223°C以下 , 因此还要降温并校准 。试运行阶段后将发布首批图像 , 常规科学操作也将启动 。
如果一切顺利 , 詹姆斯·韦伯太空望远镜将是世界上首屈一指的空间科学天文台 , 用于解决太阳系谜团 , 观测其他恒星周围的遥远世界 , 探索宇宙的神秘结构和起源 , 以及我们在其中的位置 。
韦伯望远镜项目于上世纪90年代启动 , 这台造型奇特的望远镜由18面可展开的镀金六边形镜片组成 , 涂了48.25克黄金 。主镜直径6.5米 , 是31岁“高龄”的哈勃太空望远镜的2.7倍 。
由于对红外波长做了优化 , 韦伯望远镜有更长的波长覆盖 , 灵敏度也大大提高 , 可以补充和扩展哈勃望远镜的发现 。
韦伯的主要目标之一是探测宇宙中最早一批恒星的形成 。但它到底能看多远?NASA曾对这一问题作出回应:宇宙已有138亿年历史 , 而第一批星系发出的光已经传播了136亿年 。
这意味着 , 韦伯望远镜或许能观测到那时候宇宙的“模样” 。
18面镀金六边形镜片组成 , 工作温度-223°C以下
韦伯望远镜造型奇特 , 由18面可展开的镀金六边形镜片组成 。之所以镀金是为了优化望远镜对红外线的反射 。NASA说 , 韦伯望远镜涂了48.25克黄金 , 相当于一个高尔夫球的质量 。实际上 , 黄金镀层之上还涂了一层薄薄的非晶态SiO2来保护黄金 。
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望远镜的主镜直径6.5米 , 是哈勃太空望远镜的2.7倍 , 聚光能力更强 , 视场更大 。但韦伯的质量约6500千克 , 只有哈勃望远镜质量的一半多一点 。
韦伯望远镜发射后任务寿命不少于5年半 , 目标是拥有超过10年的寿命 。其配置的科学仪器有近红外相机(NIRCam)、近红外光谱仪(NIRSpec)、中红外仪器(MIRI)、精准制导传感器/近红外成像和无缝摄谱仪(FGS-NIRISS) , 这些仪器将捕捉天体的图像和光谱 。
由于对红外波长进行了优化 , 韦伯望远镜有更长的波长覆盖 , 灵敏度也大大提高 , 可以补充和扩展哈勃望远镜的发现 。尽管哈勃也有红外观测能力 , 但它主要用光学和紫外波长来观测宇宙 。
宇宙在不断膨胀 , 那些早期恒星和星系正在快速远离我们 , 产生红移效应:它们发射的光都已经转移到了波长较长的红外线波段 。
这使得韦伯望远镜能接收这些早期星系发射的红外光 , 回溯更遥远的时间 , 找到在早期宇宙中形成的第一批星系 , 也可以观测今天恒星和行星系形成的尘埃云内部 , 研究恒星和行星的形成 。这是因为刚刚形成的恒星和行星隐藏在吸收可见光的尘埃茧后面 , 但红外光可以穿透并揭示里面的情况 。
韦伯望远镜将在距离地球150万公里的日地拉格朗日L2点(太阳和地球之间的引力平衡点)绕太阳运行 。比起在570公里轨道高度绕地球运行的哈勃望远镜 , 它需要保持极低的工作温度、稳定的指向和更高的观测效率 。
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