观测器

搜寻137亿年前宇宙初始景观NASA韦

发布时间:2025/3/12 11:36:43   
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北京时间24日晚间8点20分,花费美国宇航局20年以及亿美元资金打造的韦伯太空望远镜即将升空。韦伯的任务是观测到宇宙刚刚形成的原始天体,拓展人类看向过去的视野。

美国宇航局打造的韦伯太空望远镜(JamesWebbSpaceTelescope,JWST)是最具野心、也是最贵且最复杂的天文观测器。它的任务是观测宇宙形成后的第一颗星体和第一座银河,让人类得以窥见宇宙初成的样貌。韦伯的主要观测波段为红外光,它也会观测黑洞和更远的太空,尝试在行星大气中寻找水或是其他生命体存在的迹象。

《美联社》报道,韦伯将于美东时间24日早晨7点20分(北京时间24日晚间8点20分)发射升空,由于当天恰好是耶诞夜,因此应该不会有太多宇宙迷赶到南美洲的盖亚那观赏韦伯升空。韦伯将花费一整个月抵达距离地球万公里的拉格朗日点,这段距离约为地球与月球距离的四倍。在拉格朗日点,太阳和地球对望远镜的万有引力保持平衡,韦伯便可以稳定地运行。而科学家需要花费额外五个月来确认韦伯的观测装备,大约在年的6月底,韦伯才会正式开始工作。

麻省理工学院天文学家西格说:“我们等它等好久了。韦伯会推展寻找生命的计划,不过真的要找到地外生命迹象,需要非常多的运气。”NASA主管科学任务局主任泽布谦表示:“这就是为什么值得我们冒险,为了这项任务烦恼、失眠。”

韦伯望远镜预计在南美洲的法属盖亚那的太空中心升空。由于望远镜体积非常巨大,它必须摺叠才能放入阿利安火箭的有效载荷舱。韦伯望远镜的主镜被分割成18块六角形的镜片,等望远镜抵达定点,镜片完全摊展开来的总面积会是好几座停车场加起来的大小,而遮阳板也等同一座网球场的面积。

今年5月上任的NASA局长尼尔森说,他现在比年搭乘哥伦比亚号太空梭升空时还要紧张,“任何一个零件出错都是坏消息,所以整个过程必须完美实行。”

韦伯的探测能力为哈伯的倍

韦伯望远镜以NASA第二任局长韦伯命名,它重达7吨,探测能力约为哈勃太空望远镜的倍。哈伯望远镜在年4月24日升空,31年来盘旋在地球上空英哩(约公里),对浩瀚宇宙进行了多万次的观测,不断回传珍贵的观测资料。哈伯望远镜迄今为止所观测到最远的星体距离地球达亿光年,最古老的观测对象则可追溯至4亿年前诞生的星体。不过哈伯望远镜主要的观测波段是可见光和紫外光,较难观测红外光。

韦伯则配备了高灵敏度的红外线传感器,根据康乃尔大学卡尔.萨根研究所副主任路易斯,它能看到哈伯看不到的视野,提供“全新的宇宙景观,那肯定会令人惊叹不已”。

韦伯预计观测亿年前的太空,或者说“大霹雳”(BigBang)宇宙形成的1亿年后的景象,这时原始的星体才刚刚成形,科学家都很期待对照现代和原初的银河,看看他们的相似之处。

最大难关:展开主镜与遮阳板

发射任务最精巧的部分,正是在外太空展开韦伯望远镜。主镜的每一枚镜片和遮阳板必须在精确的位置固定,才能确保主镜正常运作。NASA从未远端进行这么复杂的步骤,许多零件没有备用物,所以这个零件只要有一个失误,整个任务便可能因此失败。

年哈伯升空之后,专家立即发现望远镜的成像出现问题,拍摄出来的影像模糊不清,直到年的维修任务完成之后,哈伯才开始正常的观测活动。而这次,韦伯将被发射到万公里以外,万一架设望远镜途中发生问题,全球各地的太空中心都无法派出太空人救援。

为了避免韦伯望远镜重蹈哈伯覆辙,年泽布谦加入NASA后立刻要求彻底检查韦伯。团队陆续解决了许多问题,例如展开过程中裂开的遮阳板和振动试验中脱落的固定器等,后续维修、研究、重新组装又一再延宕发射时程。科学家一共花费20年、亿美元打造韦伯望远镜,而且在它抵达盖亚那的太空中心之后,工作人员仍不断调整零件。

约翰霍普金斯大学的太空望远镜科学协会是哈伯的科学控制中心,负责管理、控制哈伯望远镜,他们也会监督韦伯的状况至少5到10年。STScI的福克斯会使用韦伯研究超新星,他说:“个人意见:即使媒体大肆炒作韦伯,我认为它仍然可以超越期待,就像哈伯,许多最激励人心的发现,都不是原来的计划。”他的同事陈则认为“偶然性”大概是韦伯最令人兴奋的面向,“宇宙比天文学家所想象的还要更怪、更美好。”



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