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了不起的里程碑:韦伯望远镜睁开“黄金之眼”

时间:2022-04-22 18:04:26 热评 我要投稿

美国宇航局(NASA)价值逾百亿美元的新一代望远镜——詹姆斯‧韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)成功打开了其直径6.5米的主镜。

至此,韦伯望远镜升空后一系列难度最大的操作已经全部完成。NASA首席科学官托马斯‧祖布臣(Thomas Zurbuchen)说:“我对此很感慨,这是多么了不起的一个里程碑啊!我们看到太空中展开了一个漂亮的图案。”

韦伯望远镜的主镜由铍制成的18个小镜面拼凑而成。这是一种轻便、坚固又耐低温的金属。为了能够很好地反射红外线,镜面外层镀上很薄的黄金,因此整个镜面看起来是金色,所以科学家把它称为“黄金之眼”。每个小镜面是六角形,虽然把它们叫做小镜面,其实每个都有一张咖啡桌那么大。

科学家想通过这个望远镜观测来自宇宙诞生初期的光线,或者说看到距离我们上百亿光年之外的宇宙区域,所以这个望远镜必须能探测到非常微弱的光线。这需要一个非常大的镜面,并要把望远镜置于漆黑的、远离地球、没有干扰的太空环境下。

科学家选择通过探测红外线波段的光波来探索遥远的深空。红外线的波长比可见光红光的波长更长一些。这个波段的光波有利于观测物体散热的情况,而且因为这个波段光波的波长较长,从遥远宇宙抵达太阳系的路途中,被星际尘埃散射而偏转的几率较小。

然而,这要求望远镜镜面的温度非常低。所以,科学家给韦伯望远镜设计了一个有网球场那么大的遮阳板,阻止阳光对镜面温度造成影响。由于没有任何一个火箭可以有这么大的整流罩(Fairing),能够在发射阶段罩住这么大的遮阳板,所以科学家只好把遮阳板、镜面都设计成事先是折叠的状态,等望远镜上路后再逐步展开。当然遮阳板必须在展开镜面之前配置完毕。

这样的设计是人类航天史上的第一次尝试。韦伯望远镜从开始设计到如今启用一共花了二十年的时间,其中大部分时间都花在设计遮阳板和镜面怎样展开,不断地测试,并保证它们在太空中能够准确无误地配置成功。

从圣诞节发射以来,韦伯望远镜需要准确地完成344个配置操作,任何一个关节卡住都会造成整个项目的失败。这也就是为什么很多航空专家都认为,韦伯望远镜升空后失败的几率很大。

幸运的是,韦伯望远镜目前为止每个高风险的操作都顺利完成了。现在,遮阳板上朝向太阳的一面温度高达55摄氏度,和撒哈拉沙漠白天的最高温度差不多。而遮阳板的背面,温度已经冷却到零下199摄氏度。在这样的温度下,氮气都会变成液态。而且,这个温度还在继续下降。

接下来,工作人员必须细心地调整每一面小镜面的位置,让所有的镜面完美配合形成整体,才能像一面镜子一样工作,聚焦宇宙深处的星体、星系和神秘的外星世界。

韦伯望远镜现在距离地球已经有一百多万公里,还要飞行两周才能抵达距离地球160万公里的既定轨道(L2拉格朗日点)。如果一切顺利,今年夏季韦伯望远镜就能够开始它的观测工作。天文学家预计可以观测到宇宙大爆炸诞生后不到1亿年时期的数据。