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哈勃望远镜有继任者了,科学家这次打算在 2021 年送它去太空

左琳2018-11-05 07:22:41

不知道还会不会再延期。

哈勃太空望远镜自 1990 年升空后观测到了无数珍贵的太空景象,可以算是天文史上最重要的仪器之一。但 28 年的工作也让它 “身体” 逐渐吃不消,上个月就因为一台陀螺仪出现故障而险些终止工作。

欧洲航天局(ESA)、美国宇航局(NASA)以及加拿大航天局(CSA)早在 20 年前就为它选好了继任者。11 月 4 日,到北京参加腾讯 WE 大会的欧洲航天局科学与探索高级顾问马克·麦考里恩(Mark McCaughrean)还亲口确认了计划,“2021 年,我们打算向太空发射这个复杂的望远镜”。 

欧洲航天局科学与探索高级顾问马克·麦考里恩(Mark McCaughrean) 

这个继任者名为 “詹姆斯·韦伯太空望远镜”(James Webb Space Telescope),以 NASA 第二任局长詹姆斯·韦伯的名字命名,因为这位局长在 1961 年 — 1968 年担任局长期间领导了阿波罗计划等一系列重要的太空探测项目。

只要成功升空, 詹姆斯·韦伯望远镜就会超越鼎鼎大名的哈勃,成为史上最强的望远镜。

哈勃望远镜差不多有 12 吨重,主镜直径是 2.4 米,在接近室温(20℃ 左右)的情况下才能运转。詹姆斯·韦伯望远镜则完全不一样,它的主镜更大,由18个镜片组成,口径达 6.5 米,是哈勃的 3 倍左右,主镜之外还配有一个次镜(反光镜)。

此外,它的运行温度必须降到 -223 ℃ 才能正常运行,因此它必须携带一个非常大的遮阳板来保持镜片和仪器的低温状态。巨大的遮阳板像一个网球场,有 20 米长,由 5 层非常薄的薄膜组成,马克·麦考里恩形容它们 “就如发丝一般”。

“如果你收集了光,你必须要把光发回来,不然就没有用。” 马克·麦考里恩说。因此,他们又为詹姆斯·韦伯望远镜装载了 4 个复杂的科学仪器,有镜头、探测器等,目的就是为了拍摄一些照片并放在一个频谱中,以及可以组织搜集附近恒星产生的光。

即使装置如此繁琐,詹姆斯·韦伯望远镜的质量也只有 6 吨左右,差不多是哈勃的一半。 

 詹姆斯·韦伯望远镜的顶部结构。图片来自 Wikipedia 

这么复杂的望远镜,自然不能只是重复哈勃的工作。詹姆斯·韦伯望远镜能看到更古老的宇宙,比如早期宇宙形成的第一批星系,追寻恒星的起源,甚至还能试着寻找外星文明存在的迹象。

宇宙中存在许多温度较低的星球,比如红矮星,而恰巧恒星中红矮星占到的比例非常高,离太阳最近的 65 颗恒星中有 50 颗是红矮星。 他们自身温度就很低,宇宙的大环境使得其温度更低,所以这些星星几乎不会发出可见光,只能通过红外线观测的手段探察。

这些星星所在之处还存有很多尘,会阻碍观测,因此只有进入净红外区才可以观察到。这些哈勃望远镜是看不到的,但对本身就是红外线太空望远镜的詹姆斯·韦伯望远镜来说,这是本职工作。

此外,那些照片中的星系越小,离我们就越远,就要花更长的时间让光穿梭到地球之上。那些微乎其微的星星或许来自几百亿年前,随着宇宙不断拓展,星系的可见度也会愈发的低。因此要想探索宇宙诞生时期的星系,红外望远镜就不可或缺。

既然是史上最强,开销也不少,升空也不是那么容易,都是因为项目太复杂。 

几个航天局原计划开销 5 亿美元并于 2007 年将望远镜发射升空,但由于多种原因,项目严重超支,最新预估总耗费高达 96.6 亿美元,发射时间也向后推迟。先是变为 2011 年发射,接着又改到 2014 年、2018 年和 2019 年。今年 6 月,NASA 公布的消息称,望远镜将于 2021 年 3 月发射。 

这个望远镜的位置与哈勃 537 到 541 公里高的近圆形近地轨道不同,它被放置于日地系统中的拉格朗日点 L2,距离地球 150 万公里围绕着地球,和地球一样同步和太阳旋转。它在拉格朗日点会转得非常慢,这时光线会被遮阳板完全挡住,可做更久的观察。 

但由于距离过远,它自然也不能像哈勃一般会有人能定期去维修,因此必须要在发射前确保万无一失,这也是詹姆斯·韦伯望远镜反复增加预算和延期的原因。  

拉格朗日点。图片来自 Wikipedia

“今年的时候,我们出现了一些问题。” 马克·麦考里恩说,“我们把遮阳板和望远镜放在测试箱中测试,发现一些原本起固定作用的螺帽掉下来了。现在我们正在进行维修,所以导致了发射的时间进一步的推迟,好在我们现在找到了问题,并且正在解决这个问题。”

至于望远镜会不会真的在 2021 年按计划顺利升空,马克·麦考里恩还是比较笃定, “可能还会出现问题,当然我希望不要。但如果真出现了新问题,我们也只能去解决。”

题图来自 Pixabay

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