超级鸽王詹姆斯韦伯太空望远镜,因为天气原因连续从18、22和24号又推迟到12月25日20时20分发射,鸽王顺利升空!

NASA在官网给出了实时的位置

历程

早在1996年,著名的哈勃太空望远镜刚刚升空6年时,NASA就已经开始筹划新一代的太空望远镜了。最开始,它真的只是叫做新一代太空望远镜,后来,NASA决定以该部门第二任局长詹姆斯·韦伯为其命名,简称JWST。

哈勃望远镜的口径大约是2.4米,而詹姆斯韦伯的口径则达到了6.5米,是前者的近3倍。不过,它的主镜并不是一块完整的镜面,而是由18块六边形的小镜面拼接而成的。詹姆斯韦伯的质量为6.2吨,约为哈勃望远镜(11吨)的一半,面积为哈勃望远镜的5倍以上,能在接近红外波段下工作、并能在接近绝对零度(零下273.15度)的环境中运行。

这台望远镜极其复杂,导致了一系列的延迟。发射时,它必须像折纸一样折叠起来,一旦安全进入太空,它就会自动打开。美国宇航局曾希望最早在2007年发射它,但因为各种复杂技术和故障原因一再推迟发射。选择发射载具时,由于需要送到地日L2拉格朗日点选择最好的发射场是法属圭亚那,因此采用阿丽亚娜5型火箭,当时由于担心火箭安全问题,要求先等阿丽亚娜5型发射几次在送詹姆斯韦伯,现在再不发射阿丽亚娜5型都快退役了。

詹姆斯韦伯项目最初的预算只有5亿美元,到目前已经用了100亿美元。从1996年开始招标,原定2007年发射,却一直跳票到现在,今年计划是间是在2021年12月18日,因为天气原因有调整到了25号

詹姆斯韦伯管理部门经理也说,我都已经等了23年,不在乎再等这点时间!

发射难度

哈勃望远镜的观测波长主要就是可见光和紫外线,此外还有一点点红外线。而詹姆斯韦伯的观测波长主要就是红外线,而且它也涵盖了红外线的绝大部分波长。对于红外线来说,任何有温度的物体都会散发出红外线。所以作为以观测红外线为主的詹姆斯韦伯太空望远镜,就必须要尽量远离地球。因为在地球的周围会有太多的物体会散发出红外线。

红外线望远镜需要在极低的温度下工作,需要尽量远离任何有温度的物体,这其中就包括太阳、月亮、地球、还有望眼镜本身。所以让望远镜停泊在拉格朗日点就可以有效的躲避这些光源,而且望远镜自身也可以有效的散热,因为这里是非常的冷。虽然地球是有五个拉格朗日点,但2号点对于红外线望远镜来说就是最好的位置,因为地球和太阳正好是位于望远镜的同一侧。这样望远镜就可以向另外一侧进行毫无阻碍的观测。

但对于詹姆斯韦伯望远镜来说仅有这些还是远远不够的, 即使是在L2拉格朗日点,太空中温度的变化也是非常之大。在望远镜面向太阳的一侧温度可以达到85摄氏度,背向太阳的一侧温度可以降到零下233摄氏度。而韦伯望远镜工作环境的温度要求是零下225摄氏度。所以就必须要有一个遮阳板在阻挡住面向太阳一侧的阳光,否则韦伯望远镜是没有办法有效工作。这就是为什么詹姆斯韦伯望远镜会有一个巨大的银色的底座,因为他必须要有能力遮蔽住阳光。

这个这样板的尺寸也是非常大:长21米,宽14米。这样板的尺寸就和一个网球场差不多。而且遮阳板也并不是只有一层 而是有五层。除此以外,韦伯望远镜的主镜片面积也是有史以来最大的。

首先,必须把詹姆斯韦伯远镜折叠起来,这样在发射的过程中才有可能放到火箭中,但是在折叠以后,也会面临另外一个更大的挑战–就是如何在太空中再把它展开?在火箭成功完成发射进入太空以后,望远镜将会迎来一项非常重要的步骤,要将处于折叠状态的望远镜慢慢的打开。整个的过程将会花费两周的时间,而且机会只有一次不能出错。否则望远镜即使能够进入预定的轨道,可能也无法正常工作。但在望远镜展开的过程中,至少会有300个可能会出错的地方,而其中最有挑战的就是遮阳板的部分,总共是有五层,而且每一层都和网球场一样大,即使是在地球上用人工来打开都不是特别容易。这就是为什么韦伯望远镜一直在调试,并一再被推迟发射的主要原因。

在发射以后的第七天,遮阳板的支架会慢慢的向侧方打开,然后再把遮阳板分成五层。在成功的展开了遮阳板以后下一步就是要打开主镜片,同时也会打开散热器来帮助望远镜散热。此时已经来到了发射以后的第12天,在主镜片完全打开以后,还需要利用镜片自带的马达将18块小的镜片拼凑成一个完整的大的镜片。在调整了镜面的平整度以后,韦伯望远镜就可以正式开始他的宇宙探索。

观察能力

首先就是远,它的强大观测能力足以看到130亿光年以外的宇宙,也就是看到宇宙在130亿年前的模样。根据目前的研究,宇宙诞生至今约138亿年,这意味着它可以看到大爆炸后仅仅8亿年的宇宙,对于我们了解宇宙历史有着重要的意义;

其次就是对系外行星的观测,詹姆斯韦伯具有强大的光谱观测能力,可以观测到遥远的系外行星的大气中含有哪些成分,帮助我们推测其表面环境和宜居性,这是哈勃望远镜所做不到的。詹姆斯韦伯主镜的最外侧,科学家还涂有一层黄金,使它可以更好地反射红外线。这两个任务,就会占到詹姆斯韦伯50%的工作时间;

詹姆斯韦伯具有强大的红外观测能力,这使得它可以穿透重重迷雾,观测到隐藏着的宇宙天体;除此之外,科学家还计划利用它观测太阳系内的天体,比如火星和木星的卫星木卫二等等。

可以说,从被提出概念的那天起,詹姆斯韦伯就被人类寄予厚望,相关研究也被不断提出。尤其在最近几年,随着这台望远镜的发射日期不断接近,天文学家们不仅研究了很多指导该望远镜进行观测的方向,也排着队等机会使用它进行自己的研究。

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