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目前哈勃望远镜已经服役了25年之久,期间传回惊人的宇宙图像,而接替哈勃的韦伯望远镜正在进行多轮测试,计划2018年发射升空。
哈勃天文望远镜是以天文学家爱德温·哈勃为名,在轨道上环绕着地球的望远镜,它的位置在地球的大气层之上,因此影像不会受到大气湍流的扰动,视相度绝佳又没有大气散射造成的背景光,还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。它于1990年成功发射,弥补了地面观测的不足,帮助天文学家解决了许多天文学上的基本问题,使得人类对天文物理有更多的认识。
哈勃天文望远镜向我们展示了非常多来自遥远太空的惊人信息,可以说是人类航天时代以来认识宇宙的最大功臣。然而,尽管哈勃战功显赫,但“廉颇”终有老去之时,我们需要有东西来代替它,这就是詹姆斯·韦伯太空望远镜的研制初衷。
韦伯望远镜是美国航天局、欧洲空间局和加拿大航天局的合作项目。为了取代哈勃望远镜,韦伯望远镜采用了更大的镜面直径,使用了组合式镜面,内部包括18个质量较轻的六边形镜面,每个镜面都有微型马达驱动。与哈勃望远镜所不同的是,前者工作在近红外、紫外和可见光波段,而韦伯望远镜以近中红外波段为主。且定位在第二拉格朗日点上,并非哈勃望远镜的近地轨道。
第二拉格朗日点距离地球150万公里,因此一旦望远镜出现故障,可能无法修复,不像哈勃望远镜那样能够让航天飞机进修。
如此大的体积和轨道高度,韦伯望远镜的发射使用了欧洲的阿丽亚娜V型火箭,这是史上最大的空间望远镜,遮阳装置全部展开后相当于波音737的尺寸,无疑是空间望远镜中最庞大、最复杂的。
根据美国航天局的时间表,全尺寸的韦伯望远镜测试将于2016年至2017年进行,遮阳装置全部展开后将达到一个网球场的大小,而且精度要很高,误差不得超过几厘米。在约翰逊航天中心内有一个巨大的真空室,工程师在这里测试韦伯望远镜的光学组件,包括对干涉仪系统的测试、热传感器的测试等,这样可帮助望远镜观测到优质的图像。
詹姆斯·韦伯太空望远镜能观察很多肉眼无法分辨的光谱,包括红外线,它能做的事情远比哈勃多,研究人员计划用它取代哈勃天文望远镜,从而收集到更多关于早期宇宙形成的资料,以及探索远超过目前仪器可观测到的宇宙中最远的对象。
和你想象的不同,韦伯太空望远镜并非筒状,它采用独特的反射结构,拥有一块巨大的主反射镜面阵列,高达21英尺,口径达到6.5米,面积为哈勃太空望远镜的5倍以上。韦伯望远镜的主镜面由18块小六角镜组成,他主要用来帮助望远镜拍摄暗夜图像,同时也用来阻挡影响星系和恒星光谱分析的光线。目前,这块主镜已经拼装完成。韦伯太空望远镜的主要的任务是调查作为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。为达成此目的,它配备了高敏度红外线传感器、光谱器等。为便于观测,机体要能承受极限低温,也要避开太阳和地球的光等等。
韦伯太空望远镜和它的研制团队
李必光 博客文章
2015-10-23