韦伯空间望远镜将为人类带来什么

对于很多天文爱好者来说,韦伯望远镜是个耳熟能详的名字,因为它于1996年就开始研发,多次推迟发射,前后耗时25年,造价高达100亿美元,成为人类历史上造价最高、耗时最长的太空望远镜。我们都知道哈勃太空望远镜已顺利服役30多年,为何韦伯望远镜如此“费劲”?为何多次推迟发射?它去的L2点是什么点?《科技周刊》记者(Q)邀请到南京天文爱好者协会科普专员何骏(A)解析。

Q:韦伯望远镜与我国的郭守敬望远镜观测内容有什么不同?

A:韦伯望远镜观测的是红外波段,主要观测目的是寻找135亿年前宇宙大爆炸后诞生的第一批星系,研究各星系演化的各阶段。而我国的郭守敬望远镜(LAMOST)设计用途是大视场(5°)多目标光谱巡天。这是两种不同用途的望远镜,设计用途和使用用途都不一样。

Q:为什么韦伯望远镜的发射计划一拖再拖,这中间出了哪些“岔子”?

A:韦伯望远镜项目启动于1996年,最初命名为“下一代望远镜”,2002年为了纪念在阿波罗登月计划中做出突出贡献的NASA第二任局长詹姆斯·韦伯改为现名。按照一开始的计划,韦伯望远镜项目的预算为5亿美元,应该于2007年发射。后来因为预算追加的原因不断推迟,到了2008年本应发射的节点上预算已经追加到了51亿美元。到了2017年,为了做更多更精细的测试,预算飙升到了88亿美元。2019年发射又一次延迟,预算这时已经追加到了97亿美元。直到2021年12月,预定的24日发射又因为天气原因推迟到了25日。

Q:望远镜的表面光滑如镜面,采用了镀金工艺,为什么要这样做?

A:说望远镜的反射面“光滑如镜”还不足以说明镜片的光滑度。韦伯望远镜的主镜直径为6.5米,是由18片直径为1.32米的六边形子镜片组合而成,每片子镜片的表面粗糙度都要求在20nm之内。作为对比,哈勃太空望远镜是单一镜片的结构,口径则只有2.4米。为了增强红外线的反射率,在反射面上镀了大约100nm厚的黄金镀膜。又因为黄金非常柔软,在镀膜上又沉积了薄薄的一层二氧化硅保护层。

Q:L2点是什么,为什么要去这个150万公里远的点?中间的信号怎么传输?

A:L2点的全称是“日地拉格朗日L2点”,拉格朗日点其实是三体问题的特解。通俗说来:我们都知道,三体问题没有解析解。但如果在一个三体系统中的第三体的质量远远小于其他二体,那么可以近似简化为二体问题,而二体问题是有解的。5个拉格朗日点就是方程组的特解。在这5个位置,第三体处于其他二体的引力平衡位置,这个系统是稳定的。回归到韦伯望远镜的例子中,望远镜的质量只有6.2吨,在地球质量和太阳质量面前几乎可以忽略不计。L2点处于太阳—地球的连线延长线上,这里终年不见阳光,有利于望远镜保持低温,因为探测器的工作温度在50K(-223℃)左右。顺带一提,我国的嫦娥二号月球探测器,在执行完月球探测任务后,也前往过日地拉格朗日L2点进行科学探测,并持续在附近运行了5天。信号传输可以直接向地球传送,这是没有问题的,美国有深空通信网,在世界多个地区安装有大型通信天线。

Q:韦伯空间望远镜的主要任务是调查大爆炸理论的残余红外线证据,红外线波段可以让观测分辨率更高吗?

A:红外线探测并没有让分辨率提高。韦伯望远镜设计用途是探测宇宙大爆炸的余辉和初期诞生的星系,这些星系距离我们非常遥远,有明显的“红移”现象。它们发出的光已经从可见光波段红移到了红外光波段,所以韦伯望远镜主要观测的就是红外光波段,也有少部分偏橙色和红色的可见光波段。

Q:韦伯空间望远镜对人类观测宇宙的意义是什么?

A:人类突破了工程学上的难题,制作出更大、更轻、更复杂的太空望远镜。加强了国际间的科学合作,韦伯望远镜是美国宇航局、欧洲航天局和加拿大航天局的联合项目。是哈勃太空望远镜的继任者,哈勃的成功毋庸置疑,它不单单是天文学的成功,也是社会学的成功,使普通的百姓也能获得最前沿的科学知识。哈勃和韦伯共同承载了人类对宇宙的探知和渴望,代表了人类最远的好奇心。

A:科学永远不可能是一帆风顺的,科学探索都有失败的可能。假若韦伯在后续的任务中失败了,也是正常现象,完全不必要悲观。首先建造完成韦伯望远镜,在工程学上就已经是成功;其次通过分析失败原因,可以总结经验教训,提升下次的任务成功率;还有失败本身也是有价值的,可以知道“此路不通”;最后失败总归只是成功的阶梯,人类只要保持积极向上的心态,保持好奇心,总归奔向成功。

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1.JamesWebbSpaceTelescopeNews & Events Multimedia NASA+ Webb studies every phase in the history of our Universe, ranging from the first luminous glows after the Big Bang, to the formation of solar systems capable of supporting life on planets like Earth, to the evolution of our own Solar System. Webb launched on https://www.jwst.nasa.gov/
2.WebbHomeWebbDiscover the science mission of NASA’s James Webb Space Telescope (JWST), from exoplanet atmospheres to the first light in the universe—and more!https://www.webbtelescope.org/
3.韦伯望远镜揭秘:蜘蛛网原星系团成员超乎想象,重力作用被重估蜘蛛网原星系团,如同宇宙中的一块神秘画布,上面绘满了正在形成中的星系。这些星系的光线历经百亿年的漫长旅程,才最终抵达地球,为我们展示了上百个处于不同发展阶段的星系形态。通过韦伯望远镜的敏锐“目光”,天文学家得以窥探这一区域的更多秘密。韦伯望远镜的红外光观测能力,让它能够穿透宇宙中的尘埃,捕捉到https://baijiahao.baidu.com/s?id=1818368237229577744&wfr=spider&for=pc
4.韦伯太空望远镜:改写宇宙认知进行时L2点是位于日地连线上,地球背面一侧的点。这个点可以使“韦伯”背向太阳和地球,既避免了过多的太阳照射,又便于与地球联络,是目前空间站中观察太阳系和宇宙理想又热门的观测点之一。 02 可能带来的革命性变革 宇宙膨胀的最初理论是1929年通过美国天文学家爱德温·哈勃https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5MTMyODkzNQ==&mid=2650824321&idx=1&sn=7f9e5a23c3d2dbbf7ed8785d158381ce&chksm=bc2347e977fdd55c708034320850d492e9cf1c9309553b73516f75afb54f604101414b8d5a4a&scene=27
5.詹姆斯·韦伯空间望远镜主镜完全展开美国国家航空航天局8日宣布,詹姆斯·韦伯空间望远镜主镜已在太空完全展开,望远镜开展科学探索前的主要部署工作完毕。科研人员期待借助该望远镜探究宇宙各阶段历史,了解众多天体系统的起源。 据美国航天局介绍,韦伯空间望远镜是该机构迄今建造的最大、功能最强的空间望远镜。其主镜直径6.5米,由18片巨大六边形子镜构成,配有https://content-static.cctvnews.cctv.com/snow-book/index.html?item_id=8914916944521741054
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7.韦伯空间望远镜首张全彩图像公布,距地球46亿光年据悉,韦伯望远镜造价100亿美元,是NASA迄今建造的最大、功能最强的空间望远镜,韦伯望远镜的质量为6.2吨,其主镜直径高达6.5米。它是NASA、欧洲航天局和加拿大航天局的一个联合项目,也是哈勃太空望远镜的继任者。 (来源:极目新闻 编辑:沈怡杉)http://m.xgnews.cn/p/211029.html
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