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詹姆斯·韦伯望远镜_探索遥不可及的宇宙深处

作者: 来源: 2020-11-07 15:32:58

据国外媒体报道,1月6日,NASA的詹姆斯·韦伯望远镜将于2021年3月发射。此前,这个项目经历了一年又一年的拖延,以及数十亿美元的投资。虽然浪费了很多时间和金钱,但这架望远镜无疑将是红外波段的“王者”,它能让我们第一次接触到宇宙中遥远的角落。

为了更好地了解宇宙中的所有事物,从宇宙诞生后形成的第一个星系,到外星生命存在的可能性,詹姆斯.韦伯望远镜将是我们唯一的希望。

不怕寒冷

虽然詹姆斯•韦伯空间望远镜(JWST)被誉为NASA传奇人物哈勃的“接班人”,但事实并非如此。作为光学望远镜,哈勃主要能像人眼那样捕捉到波长范围很大的光,并且只在红外线和紫外线范围内略微扩大。从本质上讲,哈勃望远镜就像一个在太空轨道上转动的巨眼,不断地传回惊人的图像。假使你的感光神经与之同样强大,你自己也能看到这些令人惊叹的景象。

但是詹姆斯韦伯望远镜不是这样。这是一个完全在红外线波段内观察的系统,很少触及眼睛所能看到的最“红”波段。换言之,它将研究一个对人类几乎不可见的宇宙。

詹姆斯•韦伯望远镜设计的一个主要原因是它难以在地表进行红外波段观测。为了进行精确的观测和测量,天文学家必须保证夜空绝对晴朗,但是地面的光污染严重限制了观测条件。

而且红外线的污染更加普遍,因为任何温度下的物体都会发出红外线。身体能产生100瓦特的红外线。地热也是非常高的,在红外线波段显得非常明亮。甚至望远镜本身在室温下也能发射出红外线辐射。

总而言之,我们并非完全不能从地面进行红外天文学观测,只是很难。所以我们选择了詹姆斯·韦伯在太空中的望远镜。

远离家乡

为了避免地球的红外线辐射,詹姆斯·韦伯望远镜将在离地球150万公里的地方进行观测。虽然离地球很远,太阳也是一个问题。夏天你肯定感受到了户外灼人的阳光吧,那是红外线辐射。尽管距离地球有几百万公里远,但太阳的热能仍不可小觑。

对此,红外空间望远镜的设计者可以采取多种应对措施。其中最常用的就是主动冷却系统,它能将望远镜的温度降低到适合观察红外波段的水平。这个方法很好,以前也被其他红外空间望远镜所采用。但是这也限制了望远镜的使用寿命,因为一旦耗尽冷却剂,它就不能继续观测下去。

詹姆斯·韦伯望远镜将会在装备一把昂贵的巨型“空间伞”方面独树一帜。这种“雨伞”长22米,宽11米,由五层极高反射率的材料制成,每层厚度还不及人的头发直径。这个巨大的“遮阳伞”将使望远镜始终处于零下223摄氏度的阴影之下,非常适合在目标红外波段进行观测。

然而,带在望远镜上的一种仪器会通过主动冷却系统使温度降低到-258摄氏度,这样就能接收更长波长的红外线。

科技的力量

总之,詹姆斯·韦伯望远镜的体积太大了,连火箭也装不下。它的主镜直径为6.5米,除了那把巨大的遮阳伞之外,远远超过现在使用的火箭的直径。由于无法将镜面“粘”在火箭的一边,NASA精明的工程师们决定将镜面分成18个更小的六边形,这样就可以把火箭与折叠好的遮阳伞一起放入火箭中,也可以放入望远镜的其他部分。

如果一切顺利的话,詹姆斯·韦伯望远镜发射几天后,就会飞向观测点,展开镜面和遮阳伞,并开始执行观测任务。

而且其观察结果将会非常惊人。这台望远镜的一个主要观测目标将是早期宇宙,也就是当宇宙诞生几亿年后。最早出现的恒星和行星曾一度在可见光波带发出耀眼的光芒。但是在过去130亿年中,宇宙逐渐扩大,导致这些光线的波长越来越长,最终形成可见光,并落入红外线波段,这正是詹姆斯·韦伯望远镜所希望看到的。

由于最初形成的恒星和星系没有留下任何影像,因此这将是我们第一次观察到宇宙历史中的这一重要时期的景象。

詹姆斯•韦伯望远镜将研究宇宙中所有冰冻的物体,包括原行星盘,分子云,彗星,柯伊伯带等环绕着初生恒星的物体。

这台望远镜还将使用一个特殊的装置来阻挡来自一些遥远恒星的光线,从而捕捉到任何从这些恒星前面经过的物体,例如系外行星等。在红外线波段里,这些行星看起来非常明亮,通过它们所发出的光,我们可以分析行星大气中的化学成分和元素,并可能从中发现生命的迹象。

总而言之,从寻找外星生命,到揭开宇宙黎明时代的真相,詹姆斯·韦伯望远镜绝对不会让我们失望。
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