世界最大太空望遠鏡 詹姆斯韋伯太空望遠鏡

當前位置:首頁 > 世界之最 > 科技之最 發佈時間:2016-11-11編輯:小TOP仔來源:www.top123.biz閱讀數: 手機閱讀

今天我們來介紹一下世界最大太空望遠鏡,當然不是以前介紹過的哈勃望遠鏡, 而是最新的,據說是哈勃望遠鏡的繼任者者詹姆斯韋伯太空望遠鏡。

據美國《基督教科學箴言報》11月2日報導,經過約20年的努力,美國國家航空太空局(NASA)官員表示,有史以來最大的太空望遠鏡——詹姆斯韋伯太空望遠鏡(JWST)現已竣工,準備測試。按計畫,它將於2018年10月從法屬圭亞那發射升空。

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詹姆斯韋伯望遠鏡是哈勃望遠鏡的繼任者,作為美國下一代主力太空望遠鏡,它的主鏡面由18片巨大六邊形的金黃色鏡片構成,直徑6.5米。NASA接下來將對這個主鏡面進行一系列測試,隨後再將主鏡面安裝到網球場大小的5層遮陽板上。

據美國太空網報導,該望遠鏡資深科學家、天體物理學家約翰·馬瑟表示: 「接下來我們要證明它能工作。這是我們20年不斷創新和努力的結果,我們正在開闢天文學的新領域。」

馬瑟解釋說,韋伯望遠鏡將比哈勃望遠鏡強大很多,原因有兩個:一是韋伯望遠鏡的主鏡面集光區域比哈勃大6倍;二是與哈勃不同,韋伯能在近紅外波段工作,並能在接近絕對零度(相當於零下273.15攝氏度)的環境中運行。馬瑟說:「韋伯望遠鏡能看到比目前的太空望遠鏡能看到的微弱400倍的紅外線,同時能通過反射太陽光與探測散發出的熱量兩種方式觀測到月球上的一隻大黃蜂。」

借助其靈敏的紅外照相機,韋伯望遠鏡能探索恆星、行星以及宇宙大爆炸形成的第一個星系的誕生地。這些觀測結果不僅能幫助科學家們理解宇宙的起源,也能在其他行星上搜尋生命存在的跡象。

韋伯望遠鏡耗資88億美元,由NASA、歐洲空間局和加拿大太空局攜手完成,最初預計成本為55億美元,原計畫2013年發射。哈勃望遠鏡按計畫將會在軌道上繼續工作至2021年。太空望遠鏡科學研究所(STScI)的肯·森巴赫說:「這兩大太空望遠鏡將『並肩作戰』,讓我們能獲得更廣闊的宇宙視野。」

總編輯圈點

哈勃取得過它之前所有設備從未敢覬覦的革命性成就,但太空望遠鏡工作10年以上已呈老態,所以NASA早就開始籌備繼任者的升空事宜。據稱韋伯望遠鏡的探測能力是哈勃的100倍,升空後也不像哈勃一樣在地球軌道旋轉,而是把「工作室」建在著名的第二拉格朗日點(L2)。不過,正因為太遠,後續也無法再派太空人去維修保養,所以它才在地面上耗費了這麼長時間反覆敲磨吧。

詹姆斯·韋伯空間望遠鏡James Webb Space Telescope,縮寫JWST)是計畫中的紅外線太空望遠鏡,原計畫於2011年發射升空。但因項目超支等原因,故發射改期為2018年。它是歐洲空間局和美國宇航局的共享計畫。這是哈勃太空望遠鏡和史匹哲太空望遠鏡的後繼計畫。它擁有一個分段的6.5-米 (21 英尺) 直徑的主鏡,並且放置於太陽─地球的第二拉格朗日點。不像哈勃空間望遠鏡那樣圍繞地球上空旋轉,而是飄蕩在地球背向太陽的後面150萬公里的太空。一個大型遮陽板將保持它的鏡片和四個科學儀器低於50 K(−220 °C;−370 °F)。

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太陽─地球的第二拉格朗日點.

此項目曾經稱為「新一代太空望遠鏡」(Next Generation Space Telescope),2002年以美國宇航局第二任局長詹姆斯·韋伯的名字命名。1961年至1968年詹姆斯·韋伯擔任局長期間曾領導阿波羅計畫等一系列美國重要的太空探測項目。

望遠鏡的地面控制和協調機構是位於約翰霍普金斯大學的太空望遠鏡研究所(STScI)。

任務

該望遠鏡的主要的任務是調查大爆炸理論的殘餘紅外線證據(宇宙微波背景輻射),即觀測今天可見宇宙的初期狀態。為此它配備高靈敏度紅外線感測器、光譜器等。為便於觀測,機體要能承受極度低溫,也要避開太陽光與地球反射光等等。為此望遠鏡附帶了可折疊遮光板,以屏蔽會成為干擾的光源。因其處於拉格朗日點,地球、太陽與望遠鏡三者的視界總處於一定的相對位置,不用頻繁的修正位置也能讓遮光板發揮功效。

該望遠鏡的發射計畫地點為圭亞那太空中心,由亞利安五號火箭運載升空[1]

哈勃太空望遠鏡位於從地表大約600公里的低軌道位置上。因此,即使光學儀器發生故障也可以用太空梭前去修理。詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡位於離地球150萬公里的距離,即使出現故障也不可能頻繁派遣修理人員。但它位於第二拉格朗日點上,引力相對穩定,故相對於鄰近天體來說可以保持不變的位置,不用頻繁地進行位置修正,可以更穩定的進行觀測,而且還不會受到地球軌道附近灰塵的影響。

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五個拉格朗日點的位置圖,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將位於第二拉格朗日點。在該點上將永久背對地球。

構造[編輯]

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詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的全尺寸模型

各光學望遠鏡主鏡尺寸比較

計畫中的詹姆斯韋伯太空望遠鏡的重量為6.2噸,約為哈勃太空望遠鏡(11噸)的一半。主反射鏡由鈹製成,口徑達到6.5米,面積為哈勃太空望遠鏡的5倍以上。

這面主鏡的直徑比發射用的火箭更大。主鏡被分割成18塊六角形的鏡片,每個鏡面的拋光誤差不得超過10納米;同時鏡面也經過專門研磨,使得其能夠在遮陽板陰影的極度嚴寒環境中保持正確形狀。每塊鏡片背部都裝有7個馬達,能夠在10納米的精度內調整鏡片的形狀和方向。發射後這些鏡片會在高精度的微型馬達和波面感測器的控制下展開。但是,此法不會跟凱克望遠鏡一樣,不必像地面望遠鏡那樣必需根據引力負荷和風力的影響而要按主動光學來時常持續調整鏡段,故詹姆斯韋伯太空望遠鏡除了初期配置之外將不會有太多改變。

主鏡的鏡面作為全體也形成六角形,聚光部和鏡面都露在外面,容易讓人聯想到射電望遠鏡的天線。另外,它的主體也不呈筒狀,而是在主鏡下展開座席狀的遮光板。

任務

該望遠鏡的主要的任務是調查大爆炸理論的殘餘紅外線證據(宇宙微波背景輻射),即觀測今天可見宇宙的初期狀態。為此它配備高靈敏度紅外線感測器、光譜器等。為便於觀測,機體要能承受極度低溫,也要避開太陽光與地球反射光等等。為此望遠鏡附帶了可折疊遮光板,以屏蔽會成為干擾的光源。因其處於拉格朗日點,地球、太陽與望遠鏡三者的視界總處於一定的相對位置,不用頻繁的修正位置也能讓遮光板發揮功效。

該望遠鏡的發射計畫地點為圭亞那太空中心,由亞利安五號火箭運載升空。

哈勃太空望遠鏡位於從地表大約600公里的低軌道位置上。因此,即使光學儀器發生故障也可以用太空梭前去修理。詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡位於離地球150萬公里的距離,即使出現故障也不可能頻繁派遣修理人員。但它位於第二拉格朗日點上,引力相對穩定,故相對於鄰近天體來說可以保持不變的位置,不用頻繁地進行位置修正,可以更穩定的進行觀測,而且還不會受到地球軌道附近灰塵的影響。

五個拉格朗日點的位置圖,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將位於第二拉格朗日點。在該點上將永久背對地球。

構造

計畫中的詹姆斯韋伯太空望遠鏡的重量為6.2噸,約為哈勃太空望遠鏡(11噸)的一半。主反射鏡由鈹製成,口徑達到6.5米,面積為哈勃太空望遠鏡的5倍以上。

這面主鏡的直徑比發射用的火箭更大。主鏡被分割成18塊六角形的鏡片,每個鏡面的拋光誤差不得超過10納米;同時鏡面也經過專門研磨,使得其能夠在遮陽板陰影的極度嚴寒環境中保持正確形狀。每塊鏡片背部都裝有7個馬達,能夠在10納米的精度內調整鏡片的形狀和方向。發射後這些鏡片會在高精度的微型馬達和波面感測器的控制下展開。但是,此法不會跟凱克望遠鏡一樣,不必像地面望遠鏡那樣必需根據引力負荷和風力的影響而要按主動光學來時常持續調整鏡段,故詹姆斯韋伯太空望遠鏡除了初期配置之外將不會有太多改變。

主鏡的鏡面作為全體也形成六角形,聚光部和鏡面都露在外面,容易讓人聯想到射電望遠鏡的天線。另外,它的主體也不呈筒狀,而是在主鏡下展開座席狀的遮光板。

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普通地面天文望遠鏡、哈勃太空望遠鏡與詹姆斯·韋伯太空望遠鏡成像距離對比(紅字:紅移值,白字:光與宇宙大爆炸的時間差)

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