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NASA旗舰计划之詹姆斯·韦伯太空望远镜

新一代望远镜计划——“詹姆斯·韦伯太空红外线望远镜”

由于大气层对许多波段的天文观测影响甚大,为了获得更精确的数据,天文学家开始建造一系列太空望远镜。除过前文科普的哈勃望远镜,目前在服役的还有观测天体X射线辐射的钱德拉X射线望远镜,工作在波长为3-180微米红外线波段的斯皮策望远镜,以及主要负责探测暗物质由我国2015年12月发射的“悟空”暗物质粒子探测望远镜等等。这些耗资巨大的“高精尖”仪器分大大的增加了人类对于宇宙的认识,得益于前文评论区小伙伴留言,锯齿今天给大家说说这个詹姆斯·韦伯太空望远镜。

于德州奥斯汀展出的太空望远镜等比例模型

詹姆斯·韦伯是谁?

美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜

作为NASA旗舰任务的“新一代太空望远镜”和未来十年的主要太空望远镜,詹姆斯·韦伯太空望远镜将为全球数千名天文学家提供观测服务。它的主要任务是调查大爆炸理论的残余红外线证据(宇宙微波背景辐射),即观测今天可见宇宙的初期状态。以及从大爆炸后的第一道光开始,到能支持地球等行星生命的太阳系的形成,再到我们自己的太阳系演化,可以帮助天文学家研究宇宙历史上的每个阶段。

詹姆斯·韦伯太空望远镜项目部分人员

为了纪念詹姆斯·韦伯在1961年至1968年担任NASA局长期间领导登月计划等一系列重要的太空计划,2002年NASA将此命名为“詹姆斯·韦伯太空望远镜”(英文缩写:JWST)

超越前辈的科技

不像哈勃空间望远镜那样围绕地球上空旋转,詹姆斯·韦伯太空望远镜永远飘荡在地球背向太阳的后面150万公里的太空。重量为6.2吨,约为哈勃太空望远镜(11吨)的一半。由超轻质铍制成的主镜口径达到6.5米,观测视野面积为哈勃太空望远镜的5倍以上。

普通人(左)、哈勃太空望远镜(中)、詹姆斯·韦伯太空望远镜(右)大小对比

与之前的筒状太空望远镜不一样,主镜由18块独立部分的六角形镜片组成,每个镜片抛光误差不超过10纳米,同时镜面经过专门研磨,使其能够处于遮阳板阴影的极端严寒下形状保持不变。每块镜面背部的7个马达确保调整镜片形状和方向的精度控制在10纳米内。

詹姆斯韦伯太空望远镜团队使用机器人将望远镜的18个后视镜安装到望远镜结构上

詹姆斯·韦伯太空望远镜最大的特色是网球场大小的五层遮阳板,可以减弱超过百万次的太阳热量。配备的高灵敏度红外线传感器和光谱器具有能够记录极微弱的信号。安装了可编程微型快门的仪器同时观察多达100个物体。还有一个低温冷却器负责红外探测器在零下266℃状态下工作。

与网球场相当遮阳板的大小,帮助太空望远镜对超过135亿年前创造的恒星和星系的形成进行成像。

按照计划,超过发射火箭直径的大尺寸主镜将成折纸式折叠起来,在欧洲空间局位于赤道附近的法属圭亚那航天中心由阿丽亚娜5号火箭发射升空,升空后将完成一系列挑战性的技术部署,从而进入最终轨道后完全打开。

普通地面天文望远镜、哈勃超深空与詹姆斯·韦伯太空望远镜成像距离对比

超高成本的滞后

来自格鲁门公司的光学工程师检查主镜后面的保护屏障

詹姆斯·韦伯太空望远镜是NASA、欧洲空间局(ESA)和加拿大航天局(CSA)之间的国际合作。在位于马里兰州的NASA戈达德太空飞行中心管理开发工作,诺思洛普·格鲁门公司的太空望远镜科学研究所将在发射后负责日常运行。然而由于各种原因,导致项目严重超支,发射时间数次推迟,原计划耗费5亿美元至今最新预估总耗费高达96.6亿美元。发射时间从2007年一而再,再而三的改到了2021年3月30日。

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