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2021-12-29 01:48:02 文章来源:网络

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来源:九江**网

历经多年拖延、耗资百亿**元,12月25日,**欧天文学界终于等到一份特殊的“圣诞礼物”:现有**能**强、造价**贵的太空望远镜詹姆斯·韦布发射升空并顺利入轨。

作为31岁高龄的哈勃太空望远镜的“继任者”,韦布承载着**欧深空探测的长期期待,即将开启探寻宇宙初始状态、寻找地外生命迹象等高难度任务。它有哪些绝活,为何拖延已**,又将带来怎样的惊喜?

挑战之旅

**国东部时间25日7时20分,韦布太空望远镜搭载阿丽亚娜5型火箭从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空。飞行27分钟后,它与火箭分离并顺利进入预定轨道,朝着160万公里外的目的地飞奔而去。这一距离相当于地球与月球距离的4倍多,远超现役哈勃太空望远镜与地面600公里的距离。

接下来的1个月,它将借助复杂装置,一边飞行一边“开屏”。首先,展开太阳帆板,对准通信天线;随后,展开5层遮阳板;**后,展开主镜、副镜和其他数十个部件。主镜直径超过6.5米,由18片六边形金属镜组成,灵敏度相当于哈勃的100倍。遮阳板展开后足有网球场那么大,对冷却主镜和红外探测器至关重要。

全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩指出,作为新**太空望远镜,韦布太空望远镜特点鲜明。一是口径更大,直径相当于哈勃两倍多,可以看得更远。二是通过红外波段观测宇宙,灵敏度更高,能穿透气体和尘埃,捕捉遥远的早期星系发出的微弱光线,探测宇宙**早期的一些信息。这与哈勃成像的光的波长不同,哈勃主要在紫外光、可见光和近红外光波段观测。三是运行在太阳和地球之间的第二个拉格朗日点(L2点),可减少地球辐射或太阳光的影响,并能依靠地球和太阳的共同引力保持相对静止,节省燃料消耗。四是它是世界上**没有镜筒的望远镜,采用分裂展开的方式,设计巧妙,技术复杂,因此费用一直在**。

按计划,它将在明年1月后完全展开设备,并抵达观测点。随后5个月里,研究人员将进行远程调试校准。明年6月底前后,它将正式“上岗”。科学家预计,韦布的任务将持续至少5年,也可能10年。时长受到韦布携带的燃料量的限制,这是其保持正确轨道、并指向预定方向所必需的。不过,工程师们特意让韦布的燃料箱呈打开状态,如果未来技术可行,造访的航天器可以为其加满燃料。

“整个过程面临较大挑战。”《航空知识》杂志主编王亚**指出,因为其工作轨道距地球遥远,人类不可能像此前维修哈勃太空望远镜那样派遣航天飞机完成。这对于系统可靠**和成熟度要求很高。但从各项严格测试来看,韦布太空望远镜目前状态较为理想,未来的成功率较高。

“接下来的半年,韦布可能会有300多个操纵动作,关键设备会有备用选项,但仍有一定风险,可靠**大约为70%。”庞之浩称。

漫长等待

25日发射成功后,参与开发的****天局(NASA)、欧洲航天局都在**时间发推文庆祝。对于研发人员和广大天文爱好者来说,从项目出炉到发射升空,这段等待漫长而曲折。

1990年哈勃望远镜发射后不**,NASA就开始着手准备下**太空望远镜,1996年开始招标,以NASA第二任局长詹姆斯·韦布的名字命名,2004年开始建造,**初定于2007年发射。来自**国等20多个**数千人参与其中。

但由于技术、预算等方面原因,韦布项目延误多年。自2016年11月建成以来,发射日期几经推迟,项目开支不断膨胀,造价从启动时的5亿**元一路飙升至100亿**元,一度被称为“吞噬天文学的望远镜”。就在今年12月**后关头,它还因技术故障、强风天气推迟发射好几次。

外界评估,多次“跳**”的**重要原因在于技术缺陷,许多首次应用的新技术,如轻量化光学元件、可展开的薄膜遮阳板、折叠镜片等都需反复调试。

“多次推迟的一大原因可能在于,科学家**初对技术要求的认识不够清晰,对将望远镜发射到L2点所需的开支估算过于乐观。”王亚**认为,一方面,研发过程中遇到一些技术难关,比如多镜组折叠、18块主镜都可微调角度、在零下233度的极低温环境运转等,导致项目不断延期。另一方面,改进技术和延期都会推高成本,在预算超支的情况下,就形成延期—公关—追加投资的反复循环。

不过,从另一个角度说,“**花费下仍然坚持进行,也说明**欧航天界对深空探测,尤其是红外观测的巨大热忱和长期期待。”王亚**说。

远大目标

随着韦布发射升空,无论NASA、科学家还是天文爱好者,都感到振奋。“韦布是一台时间机器,将更好地回答——我们是谁,我们在什么阶段。”NASA局长纳尔逊称。

过去几十年里,科学家们一直试图完成宇宙早期的历史拼图。哈勃自发射以来,科学家们已确定宇宙起源于约138亿年前的大****,**批星系发出的光已传播136亿年。但迄今为止,仍有很多空白需要填补,比如恒星如何在巨大尘埃中演化?遥远行星大气层是由什么组成?**批星系是如何在大****后聚集起来?

按照计划,韦布太空望远镜承担四大科学目标:寻找大****后形成的**批星系或恒星;确定星系如何演化;观测恒星和行星系统的形成;测量行星系的物理和化学**质,探索生命存在的可能**。

“韦布**主要的意义在于,理论视力比哈勃远得多。”王亚**指出,哈勃在近地轨道运行,长时间处于太阳光影响下,目前拍摄到的**古老星系出现在大****后4亿年。韦布飞到遥远轨道,携带巨大遮阳板,创造出阴影区和极低温环境,尽量减少外部干扰,以捕捉宇宙初生时期微弱的红外信号。整套技术很有创意,如果能找到新线索,将意味着人类对宇宙本源认知向前迈进一步,全球天文界都会为之兴奋。

结合前段时间**国太阳探测器首次进入1000多摄氏度的日冕层,王亚**认为,首次把人类镜头“推到太阳脸上”、首次站在L2点上瞄准宇宙,这些举动说明**国作为航天大国,在深空观测领域仍具领先优势。但也要看到,**也在进行这方面尝试,**空间站的巡天太空望远镜计划可能会是一个起点,估计2023年发射,这标志着**深空观测前沿首次从地表推到近地轨道,将是一项重大进步。

庞之浩指出,不可否认,**国在太空观测领域起步较早,上世纪90年代就有四大望远镜:用于探测可见光的哈勃望远镜、探测伽马射线的康普顿望远镜、探测X射线的钱德拉望远镜、探测红外光谱的斯皮策太空望远镜。其中一些已经更新换代。**目前计划在空间站建成后发射巡天光学舱,携带太空望远镜,其分辨率跟哈勃太空望远镜相同,视长角相当于哈勃的200多倍。它将与空间站共轨运行,风险较小。万一出现故障,航天器可与母港空间站对接维修。

“尽管**起步较晚,但也在一步步推进,争取实现起步晚、起点高、效益高的发展路线。”庞之浩称。

(编辑邮箱:ylq@jfdaily.com)

来源:上观

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