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伟大望远镜——哈勃太空望远镜,即将迎来替代者

今年的4月24日,是哈勃太空望远镜升空30周年的纪念日了。让我们来看看哈勃太空望远镜的发展史吧


人类对于宇宙的探索可以追溯到古代,但是人类真正了解宇宙的时间应该就是发明望远镜的时候,而太空望远镜的发明是人类探索宇宙取得了巨大的进步。


天文学家莱曼·斯皮策在1946年就提出了建立太空天文台的想法。到了1990年,哈勃望远镜才被发射到了低地球轨道上。哈勃望远镜的直径为2.4米,长度约为16米,尽管它的大小还不到地面望远镜的几分之一。然而,它可以在没有大气干扰的情况下,在太空中以比地面望远镜更高的分辨率和更好的效果拍摄照片,并且还可以观察地面望远镜无法观察到的红外和紫外波段。


截至2018年,哈勃望远镜共探测到43,500个天体,完成了150多万次观测任务。我们熟知的许多宇宙壮丽照片都是由哈勃望远镜拍摄的。它发回的数据已经帮助天文学家发表科学论文和几万次引用。可以说,哈勃望远镜是当代天文学家最明亮的眼睛。自从哈勃望远镜建立以来,天文学经历了另一个快速发展的时期进入。


2012年,美国宇航局发布了一张极其空洞的哈勃,图像,其中包括10年前哈勃太空望远镜拍摄的图像。经过进一步处理,哈勃望远镜捕获了132亿年前星系。它在一个区域拍摄长达23天,才拍到这张总曝光时间达到200万秒的照片。在最暗的星系中,光度甚至是肉眼可以分辨的低光度线的1/100000000(10亿分之一)。这是人类第一次真正的开始了解到宇宙的诞生。

然而,这也达到了哈勃望远镜的极限,毕竟哈勃望远镜已经使用了近30年,航天飞机已经退役,不能再修理了,哈勃已经走到了他生命的尽头。幸运的是,美国国家航空航天局为哈勃,准备了一个新的继承者———— 詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)。


在后哈勃时代,人们如何观察星空?

哈勃望远镜向我们展示了132亿年前的宇宙,但是人类仍然想看得更远更清楚。早期宇宙的可见光已经转移到红外波段。直接观察红外光谱显然更方便。然而,大气层吸收红外线,不适合在红外波段进行天文观测,因此空间红外望远镜是完成这项任务的最佳选择。为了满足观测新生宇宙的需要,美国宇航局在20世纪90年代发射了詹姆斯·韦伯太空望远镜。

它采用蜂窝拼接镜的设计,镀金镜子的直径为6.5米,焦距为131.4米,镜面面积是哈勃望远镜的5倍多。为了保证红外探测设备的正常运行,詹姆斯·韦伯空间望远镜的反射镜和摄像系统必须在50K以下的温度下工作。


太空中没有大气遮阳伞,因此美国宇航局在望远镜展开后设计了五把面积为300平方米的遮阳伞。这些伞重叠在一起,足以将镜头温度从35万降到50千。这些伞不仅面积大,而且重量轻。为了减轻火箭的负担,每个遮阳层的厚度只有25微米(第一层为50微米),几乎只有两根头发宽。在发射过程中,五层的遮阳伞将在太空中自行折叠展开。仅这一点就说明了这项技术有多复杂。

我国的望远镜也在高速为的发展。

除了2016年在贵州建造的快速射电望远镜,太空望远镜也在议程上。2013年,当中国载人航天工程办公室正式宣布中国空间站的名称时,它提到其中一个实验模块被命名为“巡天”。这个模块的核心是一个2米孔径的天基望远镜。


2016年,中国'载人航天工程的周建平,总设计师说:未来,一个10吨重的光学舱将被单独发射,与空间站保持在轨道上。也就是说,中国放弃了与空间站集成的望远镜配置,转而开发了一种类似于哈勃望远镜的空间望远镜。


据周建平称,直径2米的太空望远镜的分辨率可与哈勃相比,其视场角是哈勃的300多倍,并与空间站一起在轨道上飞行。这类似于航天飞机修理哈勃望远镜。当太空望远镜需要维护时,空间站上的宇航员通过机械臂直接对其进行维护,从而提高了维护的便利性。然而,天空观测望远镜何时发射官方还没有发布。其他消息称,它将于2024年推出。无论如何,这将是中国第一台常见波段的空间望远镜,值得期待。

在古代,人们仰望天空中的星星,也许只是为了满足他们的好奇心,或者是为了找到对他们心灵的依托。然而,随着研究的深入,人类意识到他们可能不是星空中唯一的生命。从地心说到日心说,最终,人类探索星空越多,他就越深刻地认识到自己的渺小。


为什么人们知道星空很小,却勇敢地探索星空?也许是对未知的恐惧驱使人类不断探索。

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