我们的太阳系充满了各种惊奇的景象:木星大气层不断刮起巨型风暴,它的云层像奶油倒入热咖啡一样盘绕。精致的土星环,无数的冰块和岩石像乙烯基上的凹槽一样排列。地球上的北极光,太阳粒子与大气分子的碰撞,给夜空增添种种幽灵般的色彩。 但实际上,我们宇宙附近的一些最令人着迷的诡秘是完全不可见的。不过人类透过技术发展建造地面望远镜和发射太空望远镜,探测到了古老的恒星和星系,大大提升了人类对宇宙的认知。但即使这样,除了了解宇宙的大概轮廓,科学家仍不知道星系是如何形成和成长的,他们迫切需要一种更先进、强大的太空望远镜来寻找答案。 而经过几十年的规划,从年延期到年、备受 为什么美国宇航局(NASA)要将韦伯太空望远镜发送到那么远的地方呢?要是出了什么故障,太空望远镜不能运行,不就打水漂了吗? 无它,值得一搏。因为从这里,望远镜将能够看到一切,从我们太阳系中的行星到宇宙中最遥远的星系。 韦伯望远镜与哈勃望远镜的对比! 提起太空望远镜,就不得不提哈勃太空望远镜(HubbleSpaceTelescope)。哈勃自年发射升空后,在地球上方公里的轨道上兢兢业业工作了31年,数百万的观测数据让人类以前所未有的方式看到宇宙。但哈勃有个缺点——有一面有缺陷的镜子模糊了它的太空视野。 据说是最初镜片打磨出错,直到哈勃运行几周后才发现。就这样,哈勃又不能‘返厂’、放弃又不可能(耗资47亿美元),最后过了三年后,科学家打造了一套“近视镜片”让宇航员上去修复。 不得不说,哈勃的存在,让我们看到了我们所看到的——可见光——并加入了一点紫外线和红外线。但宇宙包含许多超出此范围的光,包括更高频率、更高能量的形式:紫外线、X射线、伽马射线。然后是波长较长的低能量光:红外线、微波、无线电。因此科学家渴望用更大的望远镜以全新的视角观察宇宙——字面意思,主打红外线视觉(可以穿透宇宙尘埃云)的韦伯望远镜应运而生。 打个比方:在哈勃看来,距离地球几千光年的星云绚丽而朦胧,大部分恒星都隐藏在五颜六色的尘埃之后。而在韦伯望远镜看来,灰尘消失了,无数星星像珠宝一样闪耀。而且哈勃探测到的最遥远的星系存在于大爆炸后5亿年。天文学家认为星系的形成开始于更早,他们认为韦伯望远镜可以看到那么远,可能在爆炸时刻后仅1亿年。虽说一亿年在我们自己对时间的感知中听起来长得不可思议,但它在宇宙尺度上几乎是难以察觉的闪光。 简单来说,韦伯望远镜将能够搜索宇宙的第一批恒星和星系,并看到“宇宙黎明”,即宇宙从不透明和黑暗变为透明并充满星光的时期。 而为了韦伯望远镜可以在太空中看到更远的地方,且可以追溯到更远的时间,NASA给它打造了有史以来为天文学发射的最大镜子。这面镜子直径高达6.5米,但比哈勃的2.4米直径要轻。那是因为韦伯的镜子是由铍制成的,铍是一种坚固但重量轻的金属。它也是分段式的,可以像折叠式折叠桌一样折叠起来进行发射。18个六边形镜面的每一个都有一张咖啡桌的大小,并涂有超薄金,这是红外光的理想反射器。 韦伯望远镜为什么要在距地万公里处运行呢? 这个地方被称为“拉格朗日点”,以年代后期一位数学家的名字命名。通常情况下,比地球更靠近太阳的物体会绕得更快,而比地球更远的物体绕得更慢。但是地球和太阳在拉格朗日点的引力效应的结合使物体以与地球相同的速度运行。在拉格朗日点,重力使物体步调与地球绕太阳的旅程一致。换句话来说,拉格朗日点是重力稳定点,是宇宙中最佳的“停车位”之一,可在不消耗太多燃料的情况下保持相同的相对位置。 多年来,人类已在前两个拉格朗日点(简称L1和L2)执行过航天任务。L1位于太阳和地球之间,是探测器观测太阳的理想场所,现在就有几个NASA的探测器正在那里闲逛。但要让韦伯望远镜正常工作(接收最微弱的红外信号),望远镜必须在极其寒冷的条件下工作,因此NASA决定将它送到L2,它位于地球与太阳的另一边。在这里,韦伯望远镜携带那个网球场一样大的遮阳板可为其提供保护。 如果韦伯望远镜按计划进行,韦伯望远镜的镜面和传感器将在负摄氏度左右运行。与此同时,望远镜朝向地球和太阳方向的温度——韦伯的太阳能电池板、通信天线和其他非科学设备所在的地方,将徘徊在88摄氏度左右。 另外从地球的角度看,由于位于L2附近的航天器将保持在同一天空位置,因此NASA可以不间断地与韦伯望远镜通信。但如果出现严重问题,科学家只能发送命令。与已被宇航员访问和维修过的哈勃不同,韦伯望远镜距离使用任何当前技术都无法实现,而且它的设计也没有对宇航员友好的舱口和其他部件。也就是说,韦伯望远镜是一锤子买卖。 然而L2这个位置实在太好了,不能错过,所以NASA愿意冒这个险。因为太阳和地球在它的身后,韦伯望远镜可以一览无余地看到宇宙。 当然,一个非常现实的问题是,韦伯望远镜能顺利按部就班展开正常工作——发射后大约需要30天才能到达目的地。一旦进入围绕L2的轨道并完全检查完毕(需5个月左右),能发回数据的时间应该不早于年仲夏。 结语: 对于望远镜来说,眺望远方也是在回顾过去。那是因为光的传播需要时间。物体离得越远,它到达地球时发出的光就越老。天文学家为韦伯望远镜等了多年他们已经准备好做出新的发现,准备好或错或震惊。我们可以尝试看到一切,但我们无法确切地知道我们会发现什么。 感谢您的阅读,欢迎点赞分享评论。
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