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百萬英裏外的太空望遠鏡JWST

(2022-02-03 05:38:16) 下一個

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 (JWST)於2021年12月25日從歐洲宇航局法屬圭亞那發射升空,它實際上是一個紅外空間天文台。運載工具是歐洲的阿利亞娜5型火箭。看來西方國家是競爭歸競爭,合作歸合作,經典的一碼歸一碼。JWST離開地球後要在太空中"奔波"100萬英裏,耗時一個月才能到達預定位置。
 
阿利亞娜5型火箭升空的雄姿

 
JWST(見上圖,JW指的是James Webb,美國第二任宇航局局長),耗資100億美金(10 billion dollars) ,是目前人類部署最遠最強大的太空望遠鏡,能以高分辨率接受和處理來自13.5 billion 年之前(135億年)的信號,讓人類直接清晰地看到宇宙的邊沿。從另一個角度看它是一個Time Machine(時間機器),通過JWST可以縱觀宇宙從大爆炸到今天的曆史,尤其是第一批星係形成的過程,讓科學家們從"盤古開天地"以降,用高清紅外成像來一趟時間旅行,一鏡看破"紅塵"。這也是繼哈勃太空望遠鏡啟用後,位於哥斯達黎加的阿雷西博射電天文望遠鏡逐漸被淘汰廢棄的又一原因(阿雷西博望遠鏡建成於1963年,口徑為305米,世界上最大單孔徑望遠鏡,該記錄2016年7月被中國的500米口徑球麵射電望遠鏡打破)。

 
未折疊的JWST和發射艙的比例圖(以人的大小為參照)

 
整流罩中折疊狀態下的JWST

 
JWST的控製中心設在美國馬裏蘭州巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所

從上個月發射到現在,JWST仍在奔往目標軌道的途中,直徑6.5米的鏡麵已從折疊狀態完全展開,它背麵的五層隔熱傘也已展開。JWST的靈敏度是如此之高,不得不加裝薄膜金屬隔熱結構以屏蔽來自太陽,地球和月亮的熱能。按天文學的"講究",科學家們要把JWST送到一個稱之為"L2"的空間點(Lagrange Point 2),該位置距離地球約100萬英裏。運載衛星在那裏機動後,使JWST運行在以這個點為圓心的軌道上,軌道平麵垂直於它繞太陽公轉的平麵。JWST鏡麵指向外太空。到達該軌道的時間是2022年1月24日。

 
JWST圍繞L2公轉的同時,又隨軌道平麵伴地球繞太陽公轉,複雜吧。說的直白一點,它就是地球遠在百萬英裏之外的同步衛星。據說,在L2如此這般運行的物體非常穩定,幾乎不再需要能量來校正運行軌道,是一勞永逸之舉,JWST被送到這麽遠的另一個主要原因是那裏很"cool"(-225°C)。上圖中地球邊上的小黃圈是月球軌道(半徑約為24萬英裏)。月球和JWST的軌道平麵彼此垂直,保證了JWST與地球的通信暢通無阻。

 
JWST發射升空後在太空中機動示意圖。它不像哈勃太空望遠鏡(位於距離地球340英裏的空間,鏡麵直徑2.4米,約為JWST的三分之一),萬一出故障可以派宇航員去修理,JWST則必須做到萬無一失,包括它的上百個步驟的太空機動,上圖中每一步的每一個細節都必須成功,否則是不可能派人前去補救的,如有任何失敗100億美元就在太空中打水漂了。

 
JWST在到達目標軌道的途中,這是NASA的太陽係天體實時位置動畫截圖,可見JWST與太陽,地球和月亮的相對位置。

 
等到JWST奔波到位,科學家們對其調試校正後,就可以正式開張了。那時,它會比哈勃太空望遠鏡看得更遠更清晰,一幅幅宇宙大爆炸初期的行星,恒星和星係高清圖像會讓我們重新認識宇宙起源,讓我們拭目以待(所有圖片來自NASA網站)。

 

迎接135億年前天外來客-JWST已就位

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