最強太空望遠鏡到底有多強?

即便是鴿王之王,也有放飛時。

美國宇航局、歐空局、阿麗亞娜太空公司9月8日聯合發佈:詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發射日確定爲2021年12月18日。

屆時搭乘阿麗亞娜5型ECA火箭,從歐洲太空港發射升空開始長達4周的太空之旅,前往150萬公里之外的日地第二個拉格朗日點(L2),開啓下一個太空探索黃金時代,JWST無疑會成爲一個天文熱詞。

以下瀏覽一番史上最強大最昂貴也最拖延的太空望遠鏡——詹姆斯·韋伯太空望遠鏡任務簡介——

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡項目由NASA、歐空局、加拿大航天局等多家航天機構耗時20多年、投入數千名科研人員、耗資超百億美元的世紀工程,計劃2021年12月18日發射升空,1個月後部署在日地第二個拉格朗日點,有望探測宇宙最遙遠天體、發現適居系外行星及外星生命跡象。

●爲啥陷入磨嘰模式?

誰叫詹姆斯·韋伯太空望遠鏡是史上最強大的太空望遠鏡呢!只好享受好事多磨的待遇,發射時間一拖再拖,再再拖……要知道,最初計劃2007年發射,一改再改,2011年、2018年、2019年、2020年,直至2021年——整整磨嘰了14年!

數次拖延都有數種原因。有缺錢的原因,工期的原因,升級的原因……上上次理由是跟航天器總線和遮陽板問題有關。畢竟運載飛船也是極其複雜、精密的,來不得半點兒誤差。上一次拖延原因:需要30多項升級改進,包括提升發射部署成功率。遭遇百年一遇全球大疫情,同樣沒能倖免……貌似最強大太空望遠鏡對各種狀況無免疫力。

爲啥敢稱史上最強大的太空望遠鏡?

作爲哈勃後續者,自然後浪推前浪

硬件很硬,詹姆斯·韋伯望遠鏡(左)口徑就達6.5米,而哈勃望遠鏡(右)只有2.4米,是後者2.7倍還多。

聚光面積高達25平方米,而哈勃只有4.3平方米。韋伯主鏡面積是哈勃太空望遠鏡的5倍以上。

能看到更遙遠更古老的宇宙

哈勃最大極限可以看到宇宙大爆炸後4.8億年的景象,而韋伯至少能夠觀測到宇宙誕生2億年時的景象。

探測宇宙大爆炸的餘暉——宇宙微波背景輻射,正是它最主要的使命。

主鏡強大無比

由18塊六角形反射鏡構成,由稀有金屬鈹製成,每個鏡面的拋光誤差均不超過10納米。

更先進的地方,每塊鏡片背部都裝有7個馬達,能在10納米的精度內調整鏡片的形狀和方向。

還有它的主體也不呈筒狀,而是在主鏡下展開座席狀的遮光板。這就是說,聚光部分和鏡面部分全都裸露在外,因此觀測範圍非常寬闊。

運行軌道150萬公里外

也就是距離我們150萬公里的深空,遠比距離地表600公里的哈勃遙遠得多。

爲啥跑那麼遠?該點永久背對着地球,引力場相對穩定,也沒有近地軌道的星際塵埃、太空垃圾的影響,具有超好的觀測位置和視野。

代表21世紀人類最高科技水準

單從紅外波段上的觀測能力衡量,韋伯望遠鏡要比哈勃望遠鏡強大16倍。不過,它倆並不是競爭關係,只會互通有無、攜手合作,共同探索未知的宇宙。

如果繼續維修和升級的話,哈勃太空望遠鏡最長會持續工作到2040年。韋伯太空望遠鏡設計壽命5~10年,有可能長達15年。所以,最樂觀地估計他倆最長會有10~15年的聯袂黃金時段。

當然了,它也不是十全十美的天物,比如說——

①觀測範圍主要在紅外、近紅外波段上,要比能夠觀測可見光、紫外線、近紅外的哈勃窄小很多;

②設計使用壽命也較短,只有5~10年,而哈勃至今已運行近30年,預計最長能夠運行到2040年;

③一旦損壞,無法維修。因爲遠在150萬公里之外運行,差不多是地球到月球的4倍遠,是基本不可能派人或者機器人前去維修的。除非到那時能夠動用深空版星艦前去救急。

●最強大的太空望遠鏡,耗資多少?

最初預算5億美元,但按照NASA最新預算,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡總計預算高達96.6億美元。最終完成部署並運營,絕對超過100億美元,絕對稱得上史上最昂貴的太空望遠鏡!

要知道,哈勃太空望遠鏡最初預算47億美元,發射升空20年後,包括多次維修、升級、運營等費用,總計花費接近100億美元。

儘管韋伯太空望遠鏡由美國宇航局、歐空局和加拿大航天局共同投資開發,但拿大頭的還是NASA,歐空局主要承擔發射任務,由阿麗亞娜5型ECA運載火箭作爲載具。

●爲啥叫詹姆斯·韋伯太空望遠鏡?

該望遠鏡最早叫新一代太空望遠鏡,2002年改名James Webb Space Telescope,簡稱JWST,以NASA第二任局長詹姆斯·韋伯的名字命名。此人在1961年~1968年期間,主導了阿波羅登月計劃——美國史上最重要的太空探索項目。以此命名,更能彰顯出美國在太空探索的雄心壯志。

●最關鍵的問題來了,發射詹姆斯·韋伯太空望遠鏡最主要的科學目的是什麼?

①觀測宇宙最初模樣,深度探測宇宙大爆炸後形成的首批星系;

②深度探測宇宙邊界、生命起源、外星生命等;

③大幅提升紅外天文學觀測能力。

看看哈勃太空望遠鏡30年來,帶給我們一個個「天大的驚喜」,就能夠預想到——未來韋伯望遠鏡將會賜給人類什麼樣的宇宙禮物了。

下一個太空探索黃金時代,JWST會成爲一個天文熱詞。

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