欧美天文学界的圣诞礼物
北京时间12月25日20时20分,天文学界期盼已久的詹姆斯·韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)终于在法属圭亚那库鲁发射场升空。在发射约26分钟后,詹姆斯·韦伯望远镜顺利与阿丽亚娜5号火箭分离,开始为期29天的奔赴150万公里外预定轨道的飞行。
韦伯将在距离地球150万公里的拉格朗日2点(L2)处绕太阳运行,并与地球保持同步。
按照计划,詹姆斯·韦伯望远镜将在约四周后被部署在太阳─地球的第二拉格朗日点(L2)附近,并绕着L2点的HALI轨道进行运行,那里处于地球背向太阳后方的150万公里处,是太阳和地球之间的引力平衡点,加上韦伯望远镜自带了一个大型遮阳板,可以保持望远镜的镜片和四个重要科学仪器运行温度长期低于50 K(约−220 °C),更好地进行天文学的观测。
命名的由来
韦伯望远镜的全称叫詹姆斯·韦伯空间望远镜,英文名为James Webb Space Telescope,缩写为JWST,以美国宇航局第二任局长詹姆斯·韦布的名字命名。1961年至1968年,詹姆斯·韦布担任局长期间曾领导阿波罗计划等一系列美国重要的太空探测项目。
并不是哈勃太空望远镜的继任者
与主业在可见光波段的哈勃望远镜不同,詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)是一艘主业在红外波段的空间望远镜,原计划耗费5亿美元并于2007年发射升空。但由于各种原因,导致项目严重超支,发射时间数次推迟,最终耗资超过百亿美元,并推迟了14年才得以升空,目前预定工作时间期限为10年,直到燃料和制冷剂消耗殆尽,但在首期任务期满后也许会人工加注继续延长服役。
詹姆斯·韦伯太空望远镜口径达到了6.5米,重6.2吨,运行轨道距离地球150万公里;相比而言,哈勃望远镜的口径2.4米,重11吨,运行轨道只有575公里。韦伯望远镜口径是哈勃的2.7倍,聚光面积是哈勃的6.25倍。哈勃的主镜采用玻璃制造,而韦伯则采用金属铍,高度抛光,粗糙度控制在20纳米。口径加上精度,有人预测,韦伯的分辨率将会比哈勃高出100倍。
发射前两天,詹姆斯韦伯太空望远镜整合进入阿丽亚娜5火箭整流罩前工作人员的合影镜像。
由于韦伯太空望远镜主镜的直径比阿丽亚娜5火箭整流罩的直径更大,无法直接包络在火箭内,因此主镜被分割成18块六角形的镜片,这些镜片由铍制成,每个镜面的抛光误差不超过10纳米;同时镜面也经过专门研磨,使得其能够在遮阳板阴影的极度严寒环境中保持正确形状。每块镜片背部都装有7个马达,能够在10纳米的精度内调整镜片的形状和方向。发射后这些镜片会在高精度的微型电动机和波面传感器的控制下展开。
普通地面天文望远镜、哈勃超深空与詹姆斯·韦布太空望远镜成像距离对比(红字:红移值,白字:光与宇宙大爆炸的时间差)
我们熟悉的哈勃太空望远镜位于距离地表575公里的近地轨道上运行,因此在航天飞机时代,宇航员可以亲自前往哈勃望远镜进行故障处理。而詹姆斯‧韦布太空望远镜位于离地球150万公里的距离,即使出现故障也不可能频繁派遣宇航员前去处理。但由于太阳─地球的第二拉格朗日点(L2)重力相对稳定,韦伯望远镜相对来说可以保持运行轨道不变,不需要频繁地进行轨道修正,可以更稳定的进行观测,而且还不会受到地球轨道附近灰尘的影响。
造价100亿美元(约600亿人民币)的望远镜这么吊着,任何人都会心一紧吧
哈勃望远镜1小时36分钟绕地球飞行一圈,因此时刻会暴露在太阳、地球和月亮的光芒中,为了保证观测,哈勃只能做一个巨大的镜筒遮光;而韦伯望远镜会与地球同步围绕着太阳公转,一年一圈,大多数时间躲在地球的阴影里,可以遮住太阳大部分光线,还有厚厚的遮阳板保证望远镜的工作环境。
灵敏度是哈勃100倍 肩负四大使命
詹姆斯·韦伯望远镜由美国国家航空航天局(NASA)、欧洲航天局(ESA)和加拿大航天局(CSA)共同研发,灵敏度是哈勃太空望远镜的100倍,并有望揭开135亿年前宇宙的早期模样。
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