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哈勃太空望远镜的“接班人”正式建造完成

翻译|配图:解仁江

詹姆斯·韦伯,(1906-1992)美国宇航局第二任局长,主导了上个世纪六十年代的美国载人航天和登月计划。为纪念他,美国宇航局将“下一代太空望远镜”(NGST)更名为詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)。

欧空局阿利安5号大型运载火箭

11月2日美国宇航局正式宣布,经过二十多年的建造,詹姆斯·韦伯太空望远镜终于建造完成。在进行深度的测试后,这架史上最大的口径6.5米的红外太空望远镜将于2018年10月在法属圭亚那,通过欧空局的阿利安5号大型运载火箭发射升空,正式接替老去的哈勃太空望远镜。

美国宇航局现任局长查尔斯·博尔登

美国宇航局局长查尔斯·博尔登早些时候在位于马里兰州的戈达德太空飞行中心举办的新闻发布会上发布了上述消息。詹姆斯·韦伯太空望远镜的18面六边形主镜片合成一面口径6.5米的主镜在网球场大小的遮阳板后面将红外光聚焦。


“今天,我们一起庆祝建造正式完成,我们将证明它可以运行”,约翰·马瑟,天体物理学家兼JWST的高级项目科学家说,“我们花了二十年时间搞创新付出了辛勤的汗水,这就是我们的成果——我们即将开辟天文学研究的新领域。”


JWST的威力将远远超越哈勃太空望远镜,原因主要在于它的口径为6.5米而哈勃的只有2.4米,JWST那迷人的镀金主镜可以接收到7倍于哈勃太空望远镜的红外光;再者哈勃主要观测的是可见光波段,它对红外光并不敏感,而这正是JWST的强项。


老去的哈勃太空望远镜,已经严重超期服役

地球的大气层会发出红外光,所以在地面上无法对天体发出的红外光进行测量。而哈勃太空望远镜本身也发出红外光,这样会导致无法有效的观测它。而JWST则运行在太阳和地球连线的地球一侧被称为拉格朗日第二点的位置,它在地球的影锥里不直接受到太阳的照射,这一来地球遮蔽着JWST,可以有效防止望远镜接收太阳的红外辐射,它那个巨大的遮阳板则可以阻挡地球和太阳的热量。


拉格朗日L2点,那里的环境温度接近绝对零度

这架望远镜可以穿透晦暗的宇宙尘埃揭示宇宙第一批星系并探索最新的正在形成的行星系统。它的灵敏度高到可以直接分析绕到它们主恒星前面的系外行星的大气成分,亦或用于寻找这些行星上的生命痕迹,马瑟谈到。



哈勃太空望远镜、詹姆斯·韦伯太空望远镜和斯皮策太空望远镜的观测波段

各个历史阶段最好的望远镜观测的能力


JWST可以看到距离38万公里以外的一只大黄蜂大小的物体,他补充到,无论是这只黄蜂反射了光还是它自身发出的热量。它的主镜的18面六边形镜面的平整程度达到了如此的精度,假设我们将它延展到美国领土那么大,那么它上面不规则的山峰和沟壑只有几英寸那么高。




“你们中的一些一直关注JWST的人一定知道,这项计划险些就被取消掉了,JWST能够起死回生主要都靠你们这些在座的人。今天能和你们谈谈,在临近发射的未来两年,我们会和你们一起努力,”博尔登说。




JWST原计划于2014年发射,耗资50亿美元,但一系列的阻碍和预算的限制耽误甚至几近撤销这项计划。现在,尽管,官方确信这项计划已经步入正轨,且预算上升到87亿美元。虽然该项目是由美国宇航局领导的,但由国际合作伙伴提供支持,包括欧空局和加拿大空间局。



JWST在戈达德的检测已经开始,这项检测主要是确保望远镜可以经受得住火箭发射时的振动和巨大的噪声;之后它将被运往得克萨斯,在那里检测它的对焦;然后它将被运往加州进行最后的总装。这些检测如同一个个赌注,因为不同于哈勃太空望远镜,就算出了问题还可以派航天员在轨维修,JWST是无法由人类来修理的。


“我们需要确保这架望远镜可以合焦,这样我们就没必要像对哈勃那样对它进行修理了,我们也没有这个能力。JWST的每个单元镜片都是可以单独调节的,所以如果有了聚焦的问题,它们不需要改正镜也可以自己修正。”博尔登说道。



“我们从哈勃太空望远镜上得到的教训就是,如果真的在乎这架望远镜,我们就要去至少测试两遍,”马瑟说道,“如果两次的结果不一样,我们最好去找找原因。”

研究人员将可以使用JWST观测至少五年,如果他们幸运的话,可以给望远镜注入足够用十年的燃料,这样JWST也许可以服役的更长些,马瑟和博尔登补充说,这架太空望远镜在服役期几乎肯定会被空间碎片击中,但几个小窟窿不会影响它正常工作。




JWST的遮阳板

整个望远镜和镜片组无法全部展开着发射升空,所以发射时必须小心翼翼的将其折叠起来,在进入太空后再慢慢展开,这个过程需要两周。马瑟说,之后遮阳板会稳稳的伸展开,望远镜也将开始冷却,最后,对焦。

发射六个月后,JWST就可以开始科学观测了。



马瑟还谈到好奇号火星车2012年自动登陆火星的“恐怖七分钟”,一次著名,且复杂的使用火箭和减速伞实现了将火星车安全投放到火星表面的旧事,他说,这将是我们的“恐怖六个月”。


根据 Sarah Lewin, Staff Writer的采访报道编译

责任编辑:解仁江



『天文湿刻』 牧夫出品
微信号:astronomycn
哈勃、JWST和斯皮策太空望远镜的主镜对比图


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