美国国家航空航天局8日宣布,詹姆斯·韦布空间望远镜主镜已在太空完全展开,望远镜开展科学探索前的主要部署工作完毕。科研人员期待借助该望远镜探究宇宙各阶段历史,了解众多天体系统的起源。
据美国航天局介绍,韦布空间望远镜是该机构迄今建造的最大、功能最强的空间望远镜。其主镜直径6.5米,由18片巨大六边形子镜构成,配有5层可展开的遮阳板。由于体型巨大,韦布空间望远镜以折叠状态发射。
预计今夏传回第一批图像
地面控制人员7日远程展开了主镜左边的3片折叠镜片,8日又展开了右边的3片折叠镜片,从而使主镜18片子镜完全展开。接下来,地面控制人员将用几个月时间校准设备。预计该望远镜可在今年夏天传回拍摄的第一批图像。
韦布空间望远镜由美国航天局与欧洲航天局、加拿大航天局联合研究开发,被认为是哈勃空间望远镜的“继任者”。哈勃空间望远镜主要在可见光和紫外波段观测,而韦布空间望远镜主要在红外波段观测。
韦布空间望远镜任务目标主要有4个方面:寻找135亿多年前的宇宙中诞生的第一批星系;研究星系演化的各阶段;观察恒星及行星系统的形成;测定包括太阳系行星系统在内的行星系统的物理、化学性质,并研究其他行星系统存在生命的可能性。
韦布空间望远镜2021年12月25日从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空,前往日地系统第二拉格朗日点。它需经过大约1个月的飞行,才能抵达这一距离地球约150万千米的深空区域。
韦布空间望远镜是一个“技术奇迹”
据美国航天局官网介绍,作为该机构送入太空的最大、最复杂的空间科学望远镜,韦布空间望远镜是一个“技术奇迹”,将在轨部署运用到极致。
主要在红外波段观测的韦布空间望远镜由光学和科学仪器、遮阳板以及被称为“航天器总线”的支持系统等部分组成,总重量6.2吨。
韦布空间望远镜的光学模块采用“三反射镜消像散系统”:被主镜捕捉的红外线要经过次镜和三级镜反射,再由精细转向镜传递至科学仪器模块。直径达6.5米的巨大主镜成为韦布空间望远镜外形最亮眼之处,它由18块六边形镜片拼接而成,采集光线面积达到其“前任”哈勃空间望远镜的5倍以上。次镜由3个从主镜正面延伸出来的长臂支撑,三级镜和精细转向镜被安置在主镜中心凸起的黑色“鼻锥”内。
为使敏感的红外信号免受太空辐射干扰,韦布空间望远镜需在约零下220摄氏度的低温环境中工作。它的主镜、次镜和三级镜镜片的制造材料均选用金属铍。这种金属密度低,硬度相对较高,低温下不易收缩变形。镜片表面喷涂了一层厚度仅100纳米的黄金,其目的是优化镜面反射红外线性能。
集成科学仪器模块位于主镜背面,包含近红外相机、近红外光谱仪、近红外成像仪和无缝隙光谱仪、中红外仪等设备,它们将对韦布空间望远镜收集到的光线进行分析成像。
风筝形状的巨幅遮阳板位于主镜下方,为韦布空间望远镜抵挡来自太阳、地球和月球的辐射。遮阳板面积接近网球场大小,设计成5层薄膜结构,材质为镀铝聚酰亚胺,距离太阳最近的外层厚度为0.050毫米,其他层厚度0.025毫米。遮阳板将望远镜分隔成分别朝向深空和朝向太阳的冷热两侧,其温差极限超过300摄氏度。
由于体型太过巨大,韦布空间望远镜发射时以折叠状态装入阿丽亚娜5型火箭整流罩内。望远镜的部署轨道位于日地系统第二拉格朗日点附近,它需经过长达一个月的飞行,才能抵达这一距离地球约150万千米的深空区域。
项目历时已超20年
从概念诞生到开始建造,再到组装测试并最终发射,韦布空间望远镜项目已历时20余年。来自十多个国家的数千名科学家和工程技术人员投身其中,累计工作时长约4000万小时,耗资高达100亿美元。
美国航天局介绍,韦布空间望远镜将以“前所未有”的分辨率观测近红外至中红外波段光线,以补充并推进哈勃空间望远镜、斯皮策空间望远镜以及其他美国航天任务的天文发现。
哈勃空间望远镜观测波长范围是115纳米至2.5微米,分布在紫外到红外波段;而韦布空间望远镜观测波长范围是600纳米至28.8微米,主要处于红外波段。红外观测有何优势?不同于紫外线和可见光,波长较长的红外线能绕过尘埃,可让望远镜看到隐藏在尘埃云背后的天体。更重要的是红外观测有助于科学家“以更近距离看到万物起源”。随着宇宙持续膨胀,早期发光天体发出的紫外线和可见光朝光谱的红端移动,最终以红外线的形式在今天抵达近地空间,这种现象称为“红移”,而发生红移的天体有可能被红外望远镜捕捉到。综合新华社电
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