耗资百亿美元的韦布望远镜在太空完全展开,距离正式探测宇宙深处仅有一步之遥

 2022-01-13 06:44:21    6  

近日,詹姆斯·韦布空间望远镜(James Webb Space Telescope,JWST)的主镜已在太空中全部展开,接下来只要再经过约半个月的飞行,就能抵达它的目的地轨道。

图 | 詹姆斯·韦布太空望远镜(来源:NASA)

据了解,JWST 最终将围绕太阳-地球系统的第二拉格朗日点(L2)运动。

相比哈勃望远镜(距地约 500 公里),JWST 距离地球较远,大概有 150 万公里。其若出现问题,人类目前根本无法对之进行维修,所以 JWST 的每一次操作都至关重要,不得有丝毫差错,对它或者对人类来说,机会只有一次。

在发射前,参与 JWST 建设的英国科学家吉莉安·赖特(Gillian Wright)教授曾说道:“JWST 是如此之大,在火箭中它必须折叠,这意味着其必须能够在太空顺利展开。这将是一件令人焦虑的事情。”

图 | JWST 折叠状态(来源:ESA)

JWST 是于北京时间 2021 年 12 月 25 日 20 点 20 分,由阿丽亚娜 5 型运载火箭(Ariane 5)在法属圭亚那欧洲太空港发射升空。

发射前,JWST 主镜的左右两翼经过了折叠处理。当地时间 1 月 7 日,升空后的 JWST 主镜左翼先完成展开部署,第二天右翼完成部署。

在 JWST 顺利展开后,NASA 局长比尔·尼尔森(Bill Nelson)表示,“此刻,我们实现了一个工程里程碑!虽然 JWST 的旅程尚未完成,但我们至少可以稍微松口气了。”

图 | NASA 团队为 JWST 而欢呼(来源:NASA)

此次主镜的全部展开,表示“宇宙之眼”JWST 的核心“眼球”已完成部署。

总的来说,JWST 部署阶段的工作非常复杂,需要 178 个释放机制部署 50 多个部件。“仅遮阳板结构就有 140 个释放机构、70 个铰链组件、400 个滑轮、90 根电缆和 8 个部署电机,而且每一项都必须正常工作。”NASA 表示。

不过,值得注意的是,当 JWST 到达预定轨道后,还不能直接开始工作,仍要进行约五个月时间的调试,包括四个科学仪器和主镜的检查和校准,方能正式开展宇宙观测。

比如,科研人员需要对 JWST 的 18 个六边形主镜段进行位置和曲率调整,以使其起到单个镜子的作用。只有这样,JWST 才能准确地聚焦到它的目标天体上。

这里再简单介绍下 JWST 自身的相关情况和它所肩负的科学使命。

JWST 以 NASA 前局长詹姆斯·韦布(James Webb)的名字命名,是 NASA 和其合作伙伴欧洲航天局(ESA)、加拿大航天局(CSA)领导的一个国际项目。其最初计划 2007 年发射,后经历过十多次延期,预算也由开始的 5 亿美元逐渐上升到近 100 亿美元,是目前世界上最大的太空望远镜。

它的口径达 6.5 米,主镜由镀金超轻量铍镜片构成,共 18 块,还有一个“网球场般大小的五层遮阳板”。

在 L2 点,JWST 与太阳、地球处在一条直线上,遮阳板能够阻挡阳光和热量,以避免辐射干扰。

JWST 主要是在红外线波段进行工作,这不同于“哈勃望远镜工作的可见光和紫外线波段”。红外线波长较长,而波长越长,灵敏度越高,所以 JWST 更有希望探测到宇宙中不为人知的一面。

凭借超高精度红外观测能力,JWST 将探索宇宙发展的每个阶段,并有望观测到第一批星系和恒星是如何成长和演化的。这有助于帮助我们了解 135 亿年前早期宇宙的形成,加深人类对宇宙深处古老星系的理解。

JWST 还可以探索

外星生命存在的证据,并分析地外行星的大气成分,从而发现与地球相似的行星。

图 | JWST 的科学使命(来源:ESA)

说到这里,可能有人想问 JWST 和中国研制的 500 米口径球面射电望远镜 FAST 孰优孰劣?

其实,JWST 和 FAST 是两种不同类型的望远镜,它们各有优势,能够观测到不同的宇宙景象。FAST 主要工作在射电波段,在地面观测就能取到较好效果,不用部署在太空。

不过,据了解,在探测外星生命方面,FAST 也许更有优势,其能够搜索外星通信信号,进而发现外星文明。

继续说 JWST。不久后,其还将进行第三次中途修正燃烧,以将自身精确放置在预订轨道上。这一时间大概在 JWST 发射 29 天后,即 1 月 23 日左右。

最后,由于 JWST 需要不断调整轨道,而我们又不能对其进行补充燃料和维修,所以它的寿命可能只有 5~10 年。也许当 JWST“退役”后,哈勃空间望远镜仍在地球轨道继续工作。

不管如何,期待今年夏天能收到 JWST 拍摄的第一批图像。

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