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懷揣多項創新 肩負四大使命

“韋伯”將講述第一批恒星的故事

2021年12月15日 09:59  |  作者:劉霞  |  來源:科技日報
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千呼萬喚始出來!下一代宇宙天文臺——詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(以下簡稱韋伯太空望遠鏡),將于12月22日在法屬圭亞那的歐洲太空港由阿麗亞娜5號火箭發射升空。該望遠鏡由美國國家航空航天局(NASA)、歐洲航天局(ESA)和加拿大航天局(CSA)共同研發,被稱為這個十年中人類觀察宇宙的理想平臺。

歷經30多年的開發和建造,韋伯太空望遠鏡擁有多項創新,其將肩負四大使命,并揭示更多與宇宙和人類自身有關的秘密。

四大使命

韋伯太空望遠鏡被稱為哈勃太空望遠鏡的“繼任者”,其比哈勃望遠鏡大六倍,但重量只有后者的一半(約6.5噸),靈敏度則是哈勃太空望遠鏡的100倍,有望觀測到135億年前宇宙的“模樣”。

“哈勃太空望遠鏡在很多方面徹底改變了我們對太空的了解。”韋伯太空望遠鏡科學項目副主任卡爾蒂克·謝特在接受西班牙《趣味》月刊采訪時說,“例如,它提供了很多關于星系如何形成和演化的信息,但它主要還是一個光學望遠鏡。雖然哈勃有幾部紅外相機,但它們的靈敏度不夠高,人們需要使用更高靈敏度的紅外設備。由于宇宙膨脹,第一批天體的光線抵達望遠鏡時,已經偏向電磁光譜的紅色一端。韋伯太空望遠鏡因此應運而生,它將讓我們看到宇宙很年輕時的景象。”

研究人員指出,韋伯太空望遠鏡能夠專門在紅外光譜下進行觀測,并且擁有極高的靈敏度。因此,它有能力看得更遠、更清晰,使我們能夠以前所未有的便利性觀測和研究宇宙。

據《趣味》月刊報道,韋伯太空望遠鏡科研負責人約翰·馬瑟指出,太空望遠鏡有四大使命:首先,它將嘗試觀測宇宙大爆炸后出現的第一批天體,例如星系、黑洞和超新星;其次,它將觀測星系隨時間如何生長;再次,它將觀測恒星和行星系統在氣體塵埃云內部如何形成;最后,它將觀測其他恒星周圍的行星以及我們身處的太陽系本身,了解這些天體系統的成長和演化歷程,并幫助了解地球如何具備能提供生命繁衍生息的條件。

ESA表示:韋伯太空望遠鏡提供的數據還將回答一些令人信服的問題:黑洞是如何形成和成長的,以及它們對早期宇宙的形成和演化有何影響。

據Republic World網站報道,美國物理學會4月份的研究報告稱,韋伯太空望遠鏡將能利用其搭載的儀器調查7顆可能宜居的系外行星的大氣層,以尋找氨和其他可能的生命跡象,并有望在三天內給出結果。

三大創新

為了完成上述使命,科學家們在韋伯太空望遠鏡上實現了很多工程學和科學領域的創新。比如巨大的“遮陽傘”結構,以及創造最低工作溫度紀錄的設備等。

為讓韋伯太空望遠鏡將捕捉紅外光的能力發揮到最大限度,就必須盡可能減少主要來自太陽、地球和月球的光和熱輻射干擾。為此,科學家們設計出了一種巨大的“遮陽傘”結構,這個“遮陽傘”與一個網球場大小相當,擁有4層隔熱結構,能使遠端的觀測設備保持低溫工作狀態。

此外,韋伯太空望遠鏡將在距離地球150萬公里的“拉格朗日2”(L2)點(太陽和地球之間的引力平衡點),對宇宙進行持續觀測,而哈勃距離地球僅570公里。軌道的高度讓韋伯太空望遠鏡觀測角度比哈勃好很多,這可以幫助科學家揭示有關宇宙的一系列謎團。由于身處這樣幽深寒冷的環境,韋伯太空望遠鏡將在接近絕對零度的條件下進行觀測,其攜帶的一臺設備將創造工作溫度的最低紀錄——零下267攝氏度。

韋伯太空望遠鏡的口徑為6.5米,遠大于哈勃太空望遠鏡的2.4米,這意味著,望遠鏡不可能由單體部件構成,但同時又不可能太重,否則會增加發射難度。韋伯太空望遠鏡主鏡由18個鈹制成的六角形鏡片組成,進入太空后,這18個鏡片將重新組合,并最大限度構成一個整體,協同發揮作用。如果這一功能無法實現,韋伯太空望遠鏡將很有可能成為在茫茫太空中漫無目的游蕩的“盲人”,因為一旦進入太空,韋伯太空望遠鏡將無法再進行維修,“其只有一機會”。


編輯:魯雅靜

關鍵詞:太空 望遠鏡 韋伯


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