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韦伯望远镜在圣诞节当日成功发射,或将揭示宇宙的形成以及其他星球是否有生命等谜题

2022-02-14

海外星云 2022年1期
关键词:美国国家航空航天局外行星镜面

韋伯望远镜从法属圭亚那发射升空

詹姆斯·韦伯太空望远镜的发射时间是美国东部时间2021年12月25日上午7点20分,发射地点为位于法属圭亚那的欧洲太空港。

尽管由于疫情以及各种技术上的挑战,韦伯望远镜的发射时间已经被延误了多年。但一旦发射,这台世界上最为强大、复杂的太空望远镜给我们带来的,将是有关我们太阳系的一系列问题的答案,以及通过全新方式对于系外行星、宇宙的深入了解。它甚至还将帮助我们更多地了解宇宙的起源,并回答有关生命存在的一些关键问题,例如我们从哪里来以及我们是否在宇宙中是孤独的,地球是否是唯一存在生命的星球。

这也是为什么在发射当天欧洲航天局就在推特上对这次发射表示了祝贺,并称这是给国际太空科学界的“一份美好的圣诞礼物”。

在进入太空之后,韦伯望远镜将会去对一些太阳系外行星的大气层进行深入地观察,从而在其中寻找到可能适合人类居住的一些系外行星,在寻找的过程中甚至也可能会发现在地球以外的生命的线索。

韦伯望远镜将可能收集到来自135亿年前形成的第一批星系的微弱信号,并将观察宇宙历史的每个阶段,包括创造我们宇宙的大爆炸之后的第一次发光,以及宇宙中的星系、恒星和行星是如何形成的。

除此之外,它还将对一系列系外行星进行仔细观测,以窥探它们的大气层,并帮助回答有关行星如何形成和演化等问题。尤其是它可以收集其他行星的大气层中是否有甲烷、二氧化碳或一氧化碳等物质,这些是回答其他行星是否有生命的重要信息。

此外,它的其他观测结果还将会告诉我们有关银河系中心的超大质量黑洞、星系中心的明亮类星体,以及太阳系在形成时残留下来的被称为柯伊伯带天体的更多信息。

承担观察与收集这些重要信息的,是韦伯望远镜所配备的尺寸在展开后最大可以延伸为6.5米的巨大的镜面,之所 以选择这么大的面积,是为了让望远镜可以在太空中从所观察到的物体中收集到更多的光:而望远镜所能收集到的光越多,可以观察到的细节就越多。美国国家航空航天局还透露,韦伯望远镜还将会是个红外探测器,去收集我们肉眼看不到的光信号,并向我们揭开一直隐藏在太空中未被人类发现的许多区域的面纱。

韦伯望远镜的光学技术员正在检查望远镜的一个镀金镜面

韦伯望远镜拥有着18个镀金六边形镜面,每个六边形的直径为1.32米。这也是美国国家航空航天局有史以来所建造的最大的镜面,而这前所未有的尺寸也带来了一个新的问题:由于镜面太大,无法被装进火箭。为此,美国国家航空航天局的工程师团队专门设计了一系列可移动部件,可以将这些镜面折叠或展开,并将其安装在火箭的尺寸为5米的发射空间内。

除了最主要的负责观察的镜面,韦伯望远镜还有其他的部件。总的来说,其主要组成元素有以下3个:

其一是综合科学仪器模块,其中包含了望远镜的四种仪器套件,这些仪器将主要用于捕捉图像或光谱,也就是通过将光分解成不同的波长来确定所观察物质的物理和化学成分。

接下来就是韦伯望远镜的最重要组成部分,望远镜的光学元件,其中包括上面提到的镜面,以及支撑镜面的背板或支撑板。

韦伯望远镜的遮光板展开后的样子

第三是航天器元素,包括航天器总线和遮阳板。

航天器的总线包括运行航天器所需要的6个主要子系统,包括推进、电力、通信、数据和热控制。有着五层结构的遮阳板展开后的面积可以达到网球场的大小,它将保护韦伯望远镜的巨大镜面和仪器工作在合适的工况下,也就是需要保持在零下188摄氏度。

为了建造这台结构复杂但功能强大的望远镜,来自14个国家的数千名科学家、技术人员和工程师自2004年以来,花费了超过4000万小时投入在其中。组成这台望远镜,除了有来自美国国家航空航天局,还有来自加拿大航天局和欧洲航天局的仪器部件。

在成功发射之后,韦伯望远镜就会继续马不停蹄地接着完成预先设定好的任务。接下来,望远镜将会运行大约1个月,到达距地球约150万公里的轨道。

然后它将在太空中进行为期6个月的调试,调试的内容包括仪器的冷却、核对和校准。所有的仪器都需要工程师的检查,来确保它们的运行正常。

从2022年下半年开始,韦伯望远镜将开始观察和收集数据,并将第一批数据和图像传回到地球。

为了这一刻,成千上万的科学家已经经历了多年的等待,对于韦伯望远镜将带回给我们什么消息,我们拭目以待。(综合整理报道)(编辑/小文)

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