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詹姆斯韦伯太空望远镜

詹姆斯韦伯太空望远镜(美国耗资近100亿美元的詹姆斯·韦伯太空望远镜到底有多厉害)

shqlly shqlly 发表于2022-10-30 09:05:36 浏览60 评论0

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美国耗资近100亿美元的詹姆斯·韦伯太空望远镜到底有多厉害

詹姆斯·韦伯太空望远镜非常厉害,主要表现在看远距离上、主镜直径上、设备遮光上和距地轨道超远距离上及耐受低温工作上。在这些方面都表现得非常厉害,详细情况就请大家认真阅读下文。

詹姆斯·韦伯太空望远镜可耐受零下273摄氏度的低温

低温环境是考验各种设备性能的首选环境,像太空望远镜由于工作环境在太空中,对低温环境下的考验更是一种必须。太空极端环境下很多普通设备很难适应该环境,不但会发生故障情况而且还易导致不能正常工作问题。为此就能显现出詹姆斯·韦伯太空望远镜的厉害,依据科研数据显示,该太空望远镜能够耐受的低温能够达到零下273摄氏度。这样低温的环境,已经比太空最低的温度还低,以保证了詹姆斯·韦伯太空望远镜在太空低温环境下,还能正常工作非常的厉害。

詹姆斯·韦伯太空望远镜距地轨道150多万公里

俗话说的好“站得高才能看得远”,太空望远镜一样,只有离地轨道相对比较远,才能清楚得看清太空中所有星球的面貌。哈勃太空望远镜大家应该都不陌生,在研制投入使用后,就被称作先进的太空望远镜。如果按照该望远镜的离地轨距离看,仅仅只有五百五十公里左右。

而詹姆斯·韦伯太空望远镜与哈勃太空望远镜离地轨道相比,还要比它远得远。詹姆斯·韦伯太空望远镜离地轨道能够达到一百五十多万公里,已经到达了太阳和地球的第二拉格朗日点其聚光面积也达到了二十五米左右。它的投入使用,不仅仅方便人们能利用近红外照相机和近红外摄谱仪观测,而且还利于使用精细导星传感器和中红外装置来达到好的观测目的。

詹姆斯·韦伯太空望远镜遮阳装置很厉害大如网球场

对太空装置而言遮阳也是非常重要的,毕竟离太阳越近就越需要遮阳。尤其是太空望远镜如果不遮阳,当碰到太阳光线强烈的时候,就会导致看不清或者设备不能再继续正常使用等现象的发生。为此詹姆斯·韦伯太空望远镜使用的遮阳装置大如网球场。大的遮阳面积就能保证设备良的使用,再加上遮阳装置使用了五层材料结构,就起到了将地球光和太阳光直接的分开,让使用效果更加的完美,是不是非常厉害!

除了以上外詹姆斯·韦伯太空望远镜还有厉害的地方,那就是它的主镜直径比发射它的火箭直径都大。当时为了能够利于发射,研制专家就将它的主镜分成了十八块六角形的镜片。简单说发射时候,主镜是在折叠状态下发射的,到了相关指定轨道后它的主镜才自动展开。大直径的主镜让使用中看到的物体更清楚不说,而且还让看得更远。现在看来耗时二十五年耗资一百亿元的詹姆斯·韦伯太空望远镜,存有厉害的方面还真是非常多,可以说“物超所值”了,大家认为呢!

詹姆斯·韦伯空间望远镜是啥

詹姆斯·韦伯太空望远镜:是美国航空航天局、欧洲航天局和加拿大航空航天局联合研发的红外线观测用太空望远镜,为哈勃空间望远镜的继任者。

“詹姆斯-韦伯”这个名字是取自美国宇航局第二任局长詹姆斯·韦伯——在韦伯担任美国宇航局(NASA)领导人时美国的航天事业掀开了新的篇章,其中包括探测月球和“阿波罗”登月计划等。因此,“詹姆斯-韦伯”一诞生,便寄托着人们的厚望。同“哈勃”相比,“詹姆斯-韦伯”更大、更精密,能勘测到更远的太空!它口径是“哈勃太空望远镜”的三倍,但质量只有哈勃的一半左右。它是一架没有镜筒的望远镜。

詹姆斯·韦布望远镜是哈勃太空望远镜的继任者,将成为下一代空间天文台。它将是有史以来建造的最强大的太空望远镜,将提供宇宙中形成的第一个星系的图像,并探索遥远恒星周围的行星。这是美国宇航局、欧洲航天局和加拿大航天局的一个联合项目。

詹姆斯韦伯太空望远镜的主要的任务是调查作为大爆炸理论的残余红外线证据(宇宙微波背景辐射),即观测今天可见宇宙的初期状态。为达成此目的,它配备了高敏度红外线传感器、光谱器等。 为便于观测,机体要能承受极限低温,也要避开太阳和地球的光等等。为此,詹姆斯韦伯太空望远镜附带了可折叠的遮光板,以屏蔽会成为干扰的光源。因其处于拉格朗日点,地球和太阳在望远镜的视界总处于一样的相对位置,不用频繁的修正位置也能让遮光板确实的发挥功效。

韦伯空间望远镜是什么到底有多强

韦伯空间望远镜是什么?到底有多强?

目前美国NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜耗资已经接近100亿美元,当年阿波罗登月计划才耗资了数百亿美元。俗话说,一分价钱一分货,而这100亿美元仅仅是一个太空望远镜的花费,你就知道它到底有多厉害。

太空望远镜可以排除地球大气层的干扰,可以很好的探索宇宙深空的奥秘,研究宇宙的演化和起源。目前太空中最著名的望远镜是哈勃太空望远镜了,它在太空中已经工作了近30年了,需要新的望远镜来接替它。

而哈勃望远镜的口径只有2.4米,这次韦伯太空望远镜的口径达到了6.5米,预计达到7倍于哈勃望远镜的聚光能力。韦伯将装载近红外相机以及各种光谱仪,用来透视整个宇宙,寻找早期恒星的痕迹,探索宇宙曾经的黑暗时代。

此外,韦伯太空望远镜将被发射到距离地球150万千米,位于地日之间的L2拉格朗日点附近,由于离地球太过遥远,不能像哈勃太空望远镜那样可以派宇航员进行日常检修,所以对韦伯的可靠性要求很高,一旦发射出去,就很难维护了。

在韦伯太空望远镜的研制过程中,出现了很多问题,NASA发现原先低估了整体技术和系统的复杂性。因此,韦伯太空望远镜的研制中也是失误不断,发射时间也只能不断的跳票和推迟,当然制造和发射预算也不断高涨,今年最新的消息是将推迟到2021年发射,而该项目成本也已经达到96.6亿美元。

空间观测比地面观测的优势在于没有地球大气层和人类电磁信号的干扰,观测环境是保障观测效果的一个重要因素,所以美国当年搞了哈勃望远镜,但哈勃望远镜距离地球几百公里,虽然地面信号干扰很小了,但是来自太阳的高能粒子依然会影响观测。而韦伯最后会被推入距离地球150万公里的地球和太阳的引力平衡点,并且设计有强大的遮光系统,面积大于一个网球场,可以避免阳光对观测环境的干扰,保证观测效果。

詹姆斯韦伯空间望远镜是利用红外波段观测的,主镜口径是哈勃望远镜的3倍,对望远镜来说口径也是一个重要指标,代表有更大的面积汇聚十分微弱的信号,可以“看到”更暗的天体、更精准的细节,由于观测红外波段信号,可以了解宇宙更初期的状况。镜片研磨的过程中要求误差不能超过10纳米,观测的精度更高。

耗100亿巨资的詹姆斯韦伯太空望远镜,它是一个怎样的科学仪器

没错,是100亿,不是100亿人民币,是100亿美元。美国宇航局刚刚为圣诞节准备了价值 100 亿美元的太空望远镜。12 月 25 日美国东部从位于法属圭亚那库鲁的欧洲航天港发射了一枚阿丽亚娜 5 号火箭,搭载着备受期待的、拖延已久的詹姆斯·韦伯太空望远镜——以及全世界无数天文学家、天体物理学家和行星科学家的希望和梦想——进入最后的前沿。如果一切按计划进行,这台巨大的望远镜将在未来 5 到 10 年内观察宇宙中的第一批恒星和星系,嗅探附近外行星的大气层,并执行各种其他高调、高影响的工作。

太空望远镜翱翔在库鲁上空的多云天空中,并与阿丽亚娜太空公司制造的火箭分离。当韦伯漂浮并展开其太阳能电池阵列的实时视图到达地球时,在发射控制处爆发出欢呼声。“这是一次独一无二的”任务,这是最先进的技术,如果成功,它将揭开宇宙的秘密,这将是惊人的,如果不是几乎压倒性的,关于我们是谁,我们如何到达这里的理解的巨大飞跃,我们是什么以及这一切是如何演变的。考虑到天文台的重要性和复杂性,在韦伯身上强调这一点似乎尤为必要。韦伯是“迄今为止,美国宇航局做过的最复杂的事情”。这可以说是美国有史以来最大的纯科学项目。

韦伯总是会成为一个惊人的大而复杂的机器。它雄心勃勃的观测目标也决定了这一点。例如,望远镜必须保持其科学仪器极冷;它们发出的任何显着热辐射都会淹没韦伯所追求的微弱红外信号。天文台的目标工作温度约为- 220 摄氏度,航天器将通过双管齐下的策略实现这一目标。其中一个插脚是一个五层遮阳板,每一层都有一个网球场的大小。另一个是位置:韦伯不是前往地球轨道,而是前往距离我们星球 150 万公里的引力稳定点,称为日地拉格朗日点 2 (L2)。

L2 这条轨道的特别之处在于,它让望远镜在绕太阳运动时与地球保持一致。这使得卫星的大遮阳板能够保护望远镜免受太阳和地球(和月球)的光和热的影响。L2 太远了,宇航员无法参观,所以韦伯将独自在那里;类似哈勃的维修任务不是这个巨大的新望远镜计划的一部分。完全展开的遮阳板和主镜都太宽,无法放入阿丽亚娜 5 或任何其他当前运行的火箭的有效载荷整流罩或保护性“鼻锥”内。因此,这两个元素今天都以紧凑的配置发射,并将在韦伯留在太空期间展开。

由 18 个六边形部分组成的镜子,每个部分都由铍制成,并涂有一层薄薄的金。结合起来,这 18 块在地球上仅重 625 kg,——比哈勃的单片主镜轻约 360 kg,后者的集光面积仅为六分之一。(詹姆斯·韦伯的总质量约为 6,500 kg,在地球上为 14,300 磅,略高于哈勃的一半。)这面镜子捕捉到的光子将由四种科学仪器进行分析——近红外相机 (NIRCam)、近红外光谱仪 (NIRSpec)、中红外仪器 (MIRI) 和精细制导传感器/近红外成像仪和无缝隙光谱仪 (FGS/NIRISS)。这四重奏将使韦伯能够深入了解整个时间和空间。如果一切按计划进行,该望远镜将探测到比没有望远镜的夜空中最暗的恒星还要暗 100 亿倍的宇宙物体。

据介绍这比哈勃望远镜所能探测到的任何东西都要暗 10 到 100 倍。韦伯的视力将非常敏锐,以至于它可以从 40 公里外看到一分钱大小的细节。开发所有这些先进的科学和工程技术需要花费大量的时间和金钱。但更多的是确保一旦韦伯进入太空,它就会按计划工作。所以必须在发射过程中将所有东西都进行振动和声学测试,然后我们必须把它放在真空室中,并确保一切都在工作温度下在真空中工作。

韦伯从事这项工作已超过三年。1989 年 9 月,一群天文学家在巴尔的摩太空望远镜科学研究所会面,讨论哈勃太空望远镜的可能继任者,这让球第一次出现。 哈勃甚至还没有发射,但大型太空望远镜的规划和建造需要很长时间,因此天文学界倾向于提前一两年思考。在这种特殊情况下,人们强烈希望尽量减少哈勃和“下一代太空望远镜”(NGST)之间长期观测差距的可能性,后者被非正式地称为。

哈勃于 1990 年 4 月成功发射到地球轨道,但很快就发现问题非常严重:望远镜返回的第一批图像令人失望地模糊。这种意外的发展对 NGST 的规划产生了寒蝉效应。太空行走的宇航员在 1993 年 12 月做了这样的工作,安装了校正光学器件和替换仪器,以补偿哈勃望远镜 7.9 英尺宽(2.4 米)主镜的缺陷。修复允许 NGST 工作再次向前推进——但三年多的计划时间已经丢失,或者至少受到了影响。

到 1990 年代中期,人们一致认为 NGST 应该研究非常早期的宇宙。那时哈勃已经提供了对宇宙的观察,因为它距离大爆炸(发生在 138 亿年前)仅 10 亿年。但天文学界想要更深入地 探索 ——理想情况下,一直回到最初的恒星和星系的时代,它们很可能是在宇宙存在的最初几亿年内形成的。

这一总体目标意味着应该优化新的望远镜以检测和分析红外线,我们认为红外线是热量——这是与哈勃的主要区别,哈勃主要在光学和紫外线 (UV) 波长下观察。毕竟,第一批恒星和星系的光学和紫外线辐射已经被宇宙持续膨胀拉伸得如此之多,以至于我们现在可以在更长的红外波长下看到它们。红外光比其更高能量的对应物传播得更好,更容易穿透遍布宇宙的尘埃和气体云。

新的天文台也必须很大,才能收集足够的深空光子进行研究。最初的概念要求主镜的宽度至少为 13.2 英尺 (4 m)。但当时的 NASA 局长 Daniel Goldin 鼓励 NGST 团队想得更大,一个 26.4 英尺宽(8 m)的镜子很快成为计划的一部分。NGST 的基本设计在 1996 年就基本到位。大约在那个时候,研究人员估计这个强大的天文台将耗资约 10 亿美元并最早于 2007 年发射。我们现在可以看到,这些数字非常乐观。

到 2010 年,预期价格飙升至 50 亿美元左右,目标发射时间已推迟到 2014 年,尽管该天文台已略有缩小。人们越来越担心这个任务的胃口越来越大——它于 2002 年 9 月正式命名,以阿波罗时代的美国宇航局局长的名字命名詹姆斯·韦伯——最终可能会让其他 NASA 天体物理学项目挨饿,2010 年《自然》杂志上的一篇名为“吞噬天文学的望远镜”的故事捕捉到了这种感觉。