詹姆斯·韦伯望远镜:触及宇宙中曾经遥不可及的角落

资讯2年前 (2022)更新 不存在的铃喵
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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

已完成的詹姆斯韦伯望远镜(包括其“遮阳罩”和模块化组件)已部分配置完毕,将进一步安装。

新浪新闻北京时间1月6日消息,据国外媒体报道,美国宇航局的詹姆斯韦伯望远镜计划于2021年3月发射。在此之前,该项目经历了数年的延迟和数十亿美元的投资。尽管浪费了大量的时间和金钱,但这台望远镜将成为红外波段无可争议的“王者”,让我们第一次触摸到曾经遥不可及的宇宙偏远角落。

从宇宙诞生后形成的第一批星系到地外生命的可能性,耗资约97亿美元的詹姆斯韦伯望远镜将是我们进一步了解宇宙万物的唯一希望。

  不畏严寒

虽然詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)被认为是美国宇航局传奇的哈勃望远镜的“继承者”,但事实并非如此。哈勃主要是一个光学望远镜,可以捕捉到波长范围与人眼相近的光,仅略微延伸到红外和紫外波段。本质上,哈勃望远镜就像太空轨道上的一个巨大眼球,不断发回震撼人心的画面。而如果你的视觉神经也像它一样强大,你自己也能看到这些惊人的场景。

但是詹姆斯韦伯望远镜不是。它会完全在红外波段进行观察,几乎不会碰到人眼能看到的最“红”的波段。换句话说,它将研究一个人类几乎看不见的宇宙。

詹姆斯韦伯望远镜如此设计的一个主要原因是,从地表进行红外观测非常困难。天文学家要想进行精确的观测和测量,必须保证夜空绝对晴朗,但地面的光污染严重限制了观测条件。

红外光污染无处不在,因为任何有温度的物体都会发出红外光。人体可以产生100瓦的红外辐射。地球本身的热量也很高,在红外波段明亮耀眼。甚至望远镜本身在室温下也会发出红外辐射。

总之,我们无法从地面进行红外天文观测,但难度极大。因此,我们选择将詹姆斯韦伯望远镜放在太空中。

  离家远行

为了避免来自地球的红外光的影响,詹姆斯韦伯望远镜将在距离地球150万公里的地方运行。虽然远离地球,但太阳也是个问题。你一定感受过夏天外面灼热的阳光,也就是红外辐射。即使距离地球几百万公里,太阳的热量也不容小觑。

为此,红外空间望远镜的设计者可以采取几种对策。最常见的是利用主动冷却系统将望远镜的温度降低到适合观测红外波段的水平。这是一个很好的方法,以前在其他红外空间望远镜中使用过。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。

因此,詹姆斯韦伯望远镜将采取独特的方法,配备昂贵的巨型“太空伞”。这把“伞”长22米,宽11米。它由五层反射率极高的材料制成,每一层的厚度都小于人类头发的直径。这个巨大的“遮阳棚”会让望远镜一直处于阴影下,温度不会超过零下223摄氏度,适合在目标红外波段观测。

然而,安装在望远镜上的仪器将被主动冷却系统冷却到零下258摄氏度,该系统可以接收波长更长的红外光。

科学的力量

总而言之,詹姆斯韦伯望远镜是如此巨大,以至于它不能装进火箭。除了巨大的遮阳罩,它的主镜直径达6.5米,远远超过目前使用的任何火箭的直径。由于镜子不能“粘”在火箭的侧面,聪明的NASA工程师决定将镜子分成18个更小的六边形,这样它就可以与折叠的“遮阳棚”和望远镜的其余部分一起塞进火箭。

如果一切顺利,詹姆斯韦伯望远镜发射后几天,它将飞往观测点,将反射镜和遮阳帘部署到位,然后开始执行观测任务。

而且它的观测结果会很惊人。望远镜的主要观测目标之一将是早期宇宙,即几亿年前宇宙刚刚诞生的时候。最初出现的恒星和行星曾经在可见光波段发出耀眼的光芒。然而,在过去的130亿年中,宇宙逐渐膨胀,导致这些射线的波长越来越长,最终离开可见光,落入红外光波段,这正是詹姆斯韦伯望远镜的理想观测范围。

由于最初的恒星和星系从未留下任何照片,这将是我们首次观测到宇宙历史上的这一重要时期。

詹姆斯韦伯望远镜将研究宇宙中所有的“冷”天体,包括原行星盘、分子云、彗星、柯伊伯带等等。

该望远镜还将使用一种特殊的装置来阻挡一些遥远恒星的光线,以便捕捉任何从这些恒星面前经过的天体,如系外行星。这些行星在红外波段非常明亮。通过它们发出的光,我们可以分析行星大气中的化学物质和元素,或许还能找到生命的迹象。

总之,从寻找外星生命到揭开宇宙黎明的真相,詹姆斯韦伯望远镜一定不会辜负我们多年的等待。

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