造價97億美元!2021年發射!詹姆斯韋伯太空望遠鏡有多牛?

2020-12-03 遨遊世界科學

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在我們了解詹姆斯韋伯太空望遠鏡有多牛之前,我們應該知道詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的目的是什麼?

美國國家航空航天局(NASA)的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope,簡稱JWST)計劃於2021年3月發射,這個望遠鏡命運多舛,經歷了數年的推遲和數十億美元的預算超支。雖然浪費了無數的時間和金錢,但毫無疑問這個望遠鏡將是使用紅外波長觀測的冠軍,可以讓我們看到目前無法觀測到的宇宙角落。

如果我們想要了解從第一個星繫到其他行星上存在生命的可能性的一切新事物,造價97億美元的詹姆斯·韋伯是我們唯一的希望。

雖然詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)被譽為美國宇航局著名的哈勃太空望遠鏡的「接班人」,但嚴格意義來說它並不是。因為哈勃主要是一架光學望遠鏡,它捕捉的波長與人眼所能捕捉到的波長相近,並將其延伸到電磁光譜中的紅外線和紫外線部分。從本質上說,哈勃是一個巨大的繞軌道運行的太空眼球,如果你的視神經也有類似的功能,你也能看到令人驚嘆的圖像。

觀測技術

但是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡不同,它將完全使用紅外線進行觀測。換句話說,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將研究的宇宙在很大程度上是人類經驗所看不到的。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡被設計成紅外望遠鏡的一個主要原因是,一般來說,紅外天文學很難在地球表面進行。光汙染是天文學家難以觀測的主要原因,因為他們需要清澈的天空和完全黑暗的天空來進行詳細的觀測和測量。

紅外光汙染來自許多不同的地方。基本上,包括任何有溫度的物體。比如人體產生100瓦的紅外輻射,而地球本身相當溫暖,可以在紅外波段強烈發光。即使是望遠鏡本身,如果在室溫下,也會在紅外線下發光。並不是說我們不能在地面上進行紅外天文觀測,只是它的難度大得令人髮指。

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將在距離地球約150萬公裡的地方運行,讓它安全地遠離我們溫暖的、紅外發光的星球。但即便如此,太陽也會造成幹擾。你可以想像在一個美好的夏日坐在戶外,感受太陽照在皮膚上的溫暖嗎?是啊,那就是紅外線輻射。即使離地球有一百萬英裡遠,太陽還是有點熱。

為了解決這個問題,紅外太空望遠鏡的設計者們有兩個方案。最常見的選擇是使用主動冷卻系統,將望遠鏡冷卻到適當觀察紅外波長所需的溫度。這也是以前的紅外太空望遠鏡所用的方法,但時也有弊端,那就是嚴重縮短了它們的壽命。

因此,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將部署一個巨大而昂貴的太空傘,長22米,寬11米,由五層反光材料製成,每層比人的頭髮還薄。這個巨大的「遮陽板」可以讓望遠鏡本身保持在恆定的陰影下,並且穩定在零下223攝氏度以南的某個地方,這個位置是它將要研究的紅外波長的理想位置。

不僅如此,飛船上的一個儀器還可以通過一個主動冷卻系統冷卻到零下258攝氏度以下,這將使它能夠接觸到一些更長的紅外波長。

總而言之,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡非常巨大。它不應該裝在火箭上。除了巨大的遮陽板外,主反射鏡直徑為6.5米,比目前使用的任何火箭整流罩都要寬得多。用膠帶把鏡子貼在火箭側面並不是一個切實可行的解決方案,所以NASA的工程師們把鏡子分成了18個更小的六角形部分,這些六角形部分將被摺疊起來放進火箭(連同摺疊起來的遮陽板和望遠鏡本身的其他部分)。如果一切順利,在發射幾天後,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將前往它的觀察點,展開,並開始凝視深空。

目標

它所看到的將會是人類聞所未聞的景象。它的主要目標之一是早期宇宙,那時我們的宇宙只有幾億歲。第一批恆星和星系出現在宇宙場景了明亮可見光譜,但在過去的130億年裡,宇宙擴張,拉伸,這些現象將被詹姆斯韋伯太空望遠鏡所觀測到。由於我們根本沒有關於最早的恆星和早期星系的圖像,這將是我們在宇宙歷史上第一次看到這個重要的時刻。

在離地球更近的地方,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡還可以研究宇宙中的一些其他東西,從新生恆星周圍的原行星盤到分子雲、彗星、柯伊伯帶天體等等。

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將使用一種特殊的設備來阻擋來自遙遠恆星的光線,使天文臺能夠拍攝任何圍繞這些恆星運行的物體——比如系外行星。這些行星會發出紅外線,這些行星發出的光會被它們大氣中的化學物質和元素改變,這些化學物質和元素可能是生命的跡象。

毫無疑問,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將是天文界一顆冉冉升起的新星!

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  • 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
    美斥100億美元巨資的詹姆斯韋伯太空望遠鏡有多厲害?可看到什麼繼上個世紀九十年代哈勃太空望遠鏡升空之後,人類探索太空就又多了一隻有力的眼睛。在過去的二十多年裡,哈勃望遠鏡出色地完成了一次又一次的任務,為人類拍到了更多的宇宙圖像,而作為哈勃望遠鏡的繼承者韋伯望遠鏡,它將能看到更遠的宇宙。
  • 繼哈勃太空望遠鏡之後,詹姆斯韋伯太空望遠鏡究竟有多牛?
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  • NASA為詹姆斯韋伯太空望遠鏡開啟1年倒計時
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  • 有可能提前兩個月發射,現在,詹姆斯韋伯太空望遠鏡測試工作很順利
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  • 因為疫情原因,美國宇航局詹姆斯韋伯太空望遠鏡延遲7個月發射
    美國宇航局7月16日宣布,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的發射時間推遲七個月,以解決一些技術問題,其中很大部分原因是新冠病毒大流行。該機構官員在媒體電話會議上表示,JWST的發射時間現在預計為2021年10月31日。該機構此前確定的發射時間是2021年3月底。
  • 新冠疫情影響美國太空計劃 哈勃太空望遠鏡繼任者再次推遲發射
    2020年7月17日消息,據外媒報導,美國國家航空航天局(NASA)發布消息稱,由於受新冠病毒疫情和技術問題的影響,詹姆斯韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope,縮寫JWST)再度被推遲發射。
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    提到太空望遠鏡,很多人能想到哈勃,它確實是之前最強大的太空望遠鏡,不過它的時代結束了,明年美國要發射詹姆斯·韋伯望遠鏡,這將是人類最野心勃勃的太空探測計劃,耗資將近100億美元。與哈勃望遠鏡的2.4米口徑相比,韋伯望遠鏡達到了6.5米,幾乎是前者的三倍,結構要複雜得多,光學玻璃的精度要達到10nm級別,製造難度極大。
  • 從5億到100億,哈勃的繼承者,史上最強太空望遠鏡為何如此燒錢
    但遺憾的是,英雄遲暮,我們的哈勃也臨近退役,其在1990年4月發射,已經服役快30個年頭,在他大限將至的時候,科學家們及時推出了它的繼任者,詹姆斯韋伯太空望遠鏡,這臺被稱為史上最強大的太空望遠鏡,一直被寄予厚望,但唯一的問題就是,他到現在還沒有成功升天。
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    每增加一英寸的孔徑,每增加一秒鐘的觀測時間,每從望遠鏡的視場中移除一個大氣幹擾中的原子,在你的眼中能呈現一個更加深邃、清晰的宇宙。在1990年,當哈勃太空望遠鏡開始探測工作時,它在天文領域開闢了一個新的時代:天基天文學。我們不再需要與大氣層作鬥爭,也不需要關心雲層和大氣湍流。我們所需要做的就是把望遠鏡對準目標,固定它,然後收集光子。
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  • 詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發射再度被推遲
    由於新型冠狀病毒大流行期間停工等原因,美國國家航空航天局將詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的發射時間再次推遲7個月,從2021年3月改為2021年10月31日。美國宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡已摺疊完畢,準備好進行最後一系列測試;一旦進入軌道,它將展開其精緻的足有一個網球場大小的5層遮陽板。
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  • 10年了!NASA宣布詹姆斯·韋伯太空望遠鏡再次延期 成本已高達97億...
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  • 來見識下從20億美元超支到100億美元的詹姆斯韋伯望遠鏡!
    哈勃望遠鏡自1990年升空以來已經連續工作到了第28個年頭,原本2000年初就會有詹姆斯-韋伯望遠鏡來接班卻被忽悠加班了一年又一年,而在這年復一年的過程中,詹姆斯-韋伯望遠鏡的預算也水漲船高,到現在居然超過了100億美元.....那麼它到底有哪些過人之處,居然到了100億美元還在咬牙堅持...
  • 美國宇航局將在一年內發射詹姆斯·韋伯太空望遠鏡
    昨天,也就是2020年10月31日,距離美國宇航局打算將其科技含量極高、功能極多的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡送入軌道還有整整一年的時間。目前,該望遠鏡的發射日期定在2021年10月31日。那將是一個星期天,全世界的天文學家都非常期待這次發射。
  • 期待已久的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發射日期又被推遲了
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  • 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?
    遺憾的是哈勃望遠鏡並不能永遠漂浮在太空之中圍繞地球運行,事實上它早就已經過了最初計劃的服役年限。哈勃望遠鏡最初設計的使用壽命實際上只有5年而已,但現在哈勃已經服役近30年了,這麼好用的東西,怎麼能夠捨得讓它輕易退休呢?
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    因為新冠疫情,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡再次延期到2021年10月發射  Connor Feng • 2020-07-20 17