韋伯空間望遠鏡有多強?哈勃之後的最強人類之眼,它會看到什麼!

2020-12-05 科學新視界

距離第一臺望遠鏡發明到今天,已經有400多年的歷史了。1608年,荷蘭的一個商人發明了第一臺小型望遠鏡,隨後,大科學家伽利略在此基礎上,發明了人類史上第一天天文望遠鏡。從此,人類開啟了探索宇宙的新徵程!

隨著人類製造工藝的發展,望遠鏡技術的發展也是巨大的。但是作為光學望遠鏡,不管是伽利略的折射望遠鏡,還是放大倍率超百萬倍的現代反射望遠鏡,它們都無法幫助我們人類看到最直接清晰的宇宙圖像。因為,地面和太空之間存在著一道天然屏障,這就是大氣層。

大氣層能夠吸收並且反射絕大多數來自太空中的紫外線,大部分紅外線,X射線,Y射線等各種電磁輻射,只有可見光,少數紅外線和射電波可以穿過大氣層到達地球表面。不僅如此,大氣還是一個流動循環的湍流系統,這意味著地面光學望遠鏡拍攝的宇宙圖像將會被蒙上一層紗。隨著航天技術的發展,想要得到直接清晰的宇宙圖像,科學家們認為,將望遠鏡直接放在大氣層外的太空是最好的辦法。

說幹就幹,1990年,人類歷史上最強大的光學望遠鏡哈勃望遠鏡橫空出世。這個高科技望遠鏡由多個觀測系統組成,當然,它拍攝到那些高清的宇宙圖像,依靠的主要還是他的光學部分。哈勃望遠鏡採用卡式反射系統,由2.4米的主鏡頭和0.3米的副鏡頭組成,觀測時,天體發出的光線會經由主鏡反射到副鏡,然後再一次反射穿過主鏡的中心孔,在主鏡的焦面上形成圖像。

哈勃望遠鏡能夠感受到的最大波長只有1.8微米,能看到30星等的天體。大家可能不知道30星等意味著什麼,星等越大,天體就越暗,比如滿月狀態下月球的星等就為-12。空間望遠鏡在同等條件下,能看到比地面暗50倍的天體,圖像清晰圖也能提升10倍以上。

哈勃目前看到的距離地球最遠的星系是GN-z11,科學家們認為這是宇宙誕生僅4億年後出現的星系,這個距離是哈勃能夠看到的極限,距離地球約134億光年,這些光在飛行了134億年以後,達到了地球。哈勃望遠鏡在設計之初就設定了其波長觀測範圍,它只能看到從紫外線到紅外線之間的光,並且能夠看到的範圍非常小,因為哈勃的作用主要是為了看得更遠,而不是為了看到更大的範圍。

若是人類想要探索觀測更大,更全面的宇宙,哈勃望遠鏡的能力是不夠的,但是人類是聰明的,一款全面強於哈勃望遠鏡的空間望遠鏡被發明了,這款望遠鏡就是詹姆斯·韋伯空間望遠鏡。

詹姆斯·韋伯空間望遠鏡將帶領我們人類進入到更加深遠廣闊的宇宙,韋伯望遠鏡的主鏡口徑為6.5米,是哈勃望遠鏡的2.7倍以上,他能夠看到可見光,紅外線,擁有遠超哈勃的解析度。哈勃幾乎是沒有能力看到波長超過1毫米的光線的,但是韋伯望遠鏡能夠看到波長達到30微米的光線,並且其聚光能力也是哈勃的6倍以上,理論上,韋伯望遠鏡可以看到宇宙第一個星系的形成,甚至目睹到宇宙的第一縷光芒。

韋伯望遠鏡的鏡面並不是所謂的二氧化矽,而是金屬鈹,能夠在絕對零度下工作而不發生故障。不僅如此,韋伯望遠鏡身上還附帶了一個由碳元素製成的可摺疊遮光板,展開後能達到一個網球場那麼大,這樣的遮光板有足足5層,基本上能夠完全屏蔽太空中的電磁幹擾。

在如此高科技的前提下,韋伯望遠鏡的重量只有哈勃望遠鏡的一半,但是其綜合能力卻超過了哈勃的一百倍。在經過了數次推遲後,詹姆斯·韋伯望遠鏡將於2021年3月發射,相信它的升空將會讓人類天文學進入到一個全新的時代。

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    因此韋伯望遠鏡可以比哈勃望遠鏡探測到發光更微弱的物體。由於韋伯望遠鏡優秀的觀測能力,它可以觀測到宇宙中更遙遠、更古老的天體,這將為我們提供更多關於早期宇宙的信息。但是NASA/ESA/CSA的詹姆斯·韋伯空間望遠鏡無法取代NASA/ESA的哈勃望遠鏡。
  • 為什麼說詹姆斯·韋伯太空望遠鏡是史上最強的太空望遠鏡?
    人們曾經說人類史上最強的望遠鏡是哈勃太空望遠鏡,它於1990年4月24日被發射上天,至今已過去了30年,實際上哈勃望遠鏡的退役計劃一直在籌劃當中,早在哈勃望遠鏡的設計之初,它的服役年限其實僅僅只有5年,但是在經過幾次維修之後,哈勃望遠鏡堅挺了二十幾年。
  • 哈勃和克卜勒都有各自的任務,那即將接班的韋伯太空望遠鏡呢?
    哈勃從哈勃空間望遠鏡發射之後,太空中的望遠鏡就成了科學研究的主要工具。其中最出名的幾架望遠鏡就是克卜勒空間望遠鏡、哈勃空間望遠鏡這兩個,因為它們的研究項目更多地出現在大眾視線中。為了應對哈勃即將到來的退休,美國研究了一個新的空間望遠鏡,名字叫做詹姆斯·韋伯空間望遠鏡,它的經歷卻並不是很順利。
  • 哈勃之後無哲學?命運多舛的哈勃空間望遠鏡年讓人類看到了什麼?
    哈勃空間望遠鏡如果說那個原始人對宇宙的幾分鐘凝視是看到了一顆寶石,其後你們所謂的整個人類文明,不過是彎腰去拾它罷了但哈勃空間望遠鏡的出現,從某種程度上改變了這一切。當人類對天空不再神秘,對宇宙有了更加具體的認識,啟蒙了人類的哲學正在面臨尷尬的境地。就像霍金所說,或許哲學已經真的死了!
  • 哈勃退役後,韋伯來接班,身披金甲的韋伯望遠鏡緣何能看得更遠?
    為了能夠讓哈勃持續運行在地球軌道,為人類的宇宙探索事業而服務,先後對其進行了5次維護大修以延長它的服役年限。不過無論再怎樣維護,哈勃退役之日終究還是會來臨,那麼當哈勃退休之後,誰來接替它的工作呢?它的工作將會由身披金甲的詹姆斯韋伯太空望遠鏡來接手。
  • 哈勃望遠鏡的任務是觀測天體,即將接替它的韋伯望遠鏡任務是何?
    韋伯太空望遠鏡答案當然是太空望遠鏡了,不像古人那樣只能用肉眼觀察,科學家們早已製造出了專門觀測宇宙的太空望遠鏡。人的肉眼畢竟會受到諸多條件的限制,想要精確觀測太空就要藉助太空望遠鏡。太空望遠鏡和它的名字一樣,是放在太空裡的望遠鏡,如此一來,直接避開了地球大氣層的幹擾,能夠更直觀有效的觀測太空。到目前為止,最出名的太空望遠鏡有兩個,一個是哈勃望遠鏡,另一個是克卜勒望遠鏡,但它們的壽命是有限的,克卜勒望遠鏡已經退役,哈勃望遠鏡也沒有幾年了。即將接替它們的是韋伯望遠鏡,它的觀測任務是什麼呢?
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    哈勃望遠鏡拍攝的星空圖之一因為光速是有限的,由於哈勃望遠鏡可以看得很遠,它也就能看到更早之前的景象了。那麼,哈勃能觀測到多遠的宇宙呢?哈勃望遠鏡的主鏡口徑為2.4米,它的觀測波段是近紅外線 可見光以及紫外線,極限分辨角大約為0.05角秒。
  • 美斥100億美元巨資的詹姆斯韋伯太空望遠鏡有多厲害?可看到什麼
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  • 詹姆斯韋伯望遠鏡究竟會看到什麼?
    這架望遠鏡的反射鏡直徑達到6.5米,將成為有史以來被送入太空的最大望遠鏡。韋伯能夠對宇宙進行紅外觀測,捕捉最遙遠的恆星和星系影像。在這架望遠鏡的幫助下,科學家將進一步窺探宇宙的秘密。詹姆斯·韋伯望遠鏡藝術概念圖,哈勃太空望遠鏡的接班人詹姆斯韋伯太空望遠鏡的一大使命是觀測宇宙的第一批星系,幫助科學家了解這些星系的形成以及與暗物質之間的關係。
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    詹姆斯韋伯望遠鏡,你的紅外之眼組裝完成的詹姆斯韋伯空間望遠鏡及其遮光板,採用「整體式託盤結構」(圍繞望遠鏡摺疊以便發射),設成部分開放式結構以實現望遠鏡的安裝。Paul M. Sutter,俄亥俄州立大學的天文學家, 「問問太空人和太空電臺」的主持人,「你在宇宙何處」的作者。他在天文在線的專家之聲發表了文章:見解與操作。
  • 哈勃太空望遠鏡的觀測極限在哪裡?
    很快,哈勃傳回了一系列令人震撼的宇宙照片,它讓我們看到了極為深邃的宇宙,回溯到極為久遠之前的時間。因為光速是有限的,哈勃看得越遠,也就能看到越早之前的時間。 那麼,哈勃的觀測極限在哪裡?哈勃能觀測到多遠的宇宙?能看到多久之前的時間?
  • 造價100億美元的詹姆斯韋伯望遠鏡,究竟有多牛?
    哈勃太空望遠鏡30年來,通過哈勃太望遠鏡,人類獲取了大量從未獲取過的宇宙神秘景象,拍攝到了大量珍貴宇宙照片,不斷提升了人類對宇宙時間和空間認知的廣度和寬度。哈勃,在可見光譜範圍內,觀察了數以千計的星系,發現了恆星形成的不同過程、發現了木星衛星中存在氧氣的神奇的景象。話不多說,讓我們一起來看看哈勃拍攝到神奇壯麗的宇宙景象。
  • 寫在哈勃望遠鏡退役之後:美國宇航局拿什麼拯救可見光天文學?
    《寫在哈勃望遠鏡退役之後:美國宇航局拿什麼拯救可見光天文學?》本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。今年是哈勃望遠鏡升空30周年,應該說是個值得紀念的時刻,雖然哈勃望遠鏡不是第一臺空間望遠鏡,但它有三個最:成果最突出、服役時間最長、最為被公眾所熟知。在大眾科普、科研兩個方向上都有相當高的造詣,因此值得紀念!30周年的到來也意味著哈勃望遠鏡的日子所剩無幾,上一次在軌維護還是在2009年,目前有11年沒有維護,那麼哈勃望遠鏡還能撐多久?
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  • 寫在哈勃望遠鏡退役之後:美國宇航局拿什麼拯救可見光天文學?
    出品:太空伊卡洛斯今年是哈勃望遠鏡升空30周年,應該說是個值得紀念的時刻,雖然哈勃望遠鏡不是第一臺空間望遠鏡,但它有三個最:成果最突出、服役時間最長、最為被公眾所熟知。在大眾科普、科研兩個方向上都有相當高的造詣,因此值得紀念!