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“鸽王”韦伯望远镜发射!单价比黄金贵20多倍,它将面临什么?

发布日期: 2023-05-05 16:08 浏览:29
核心摘要:每当仰望天空的时候,都会觉得星空宇宙是那么的神秘和迷人。自然科学的学科上也会告诉我们一些基础的宇宙知识,现在我们肉眼看到的星星,有的在几亿或者几十亿年前就已经陨落了。天文学家研究宇宙的秘密,更多的也是

每当仰望天空的时候,都会觉得星空宇宙是那么的神秘和迷人。自然科学的学科上也会告诉我们一些基础的宇宙知识,现在我们肉眼看到的星星,有的在几亿或者几十亿年前就已经陨落了。


天文学家研究宇宙的秘密,更多的也是想知道我们人类的起源,还有就是在这么浩瀚的宇宙中,是否有别的高智商生物,让我们人类并不是这么孤独的存在于宇宙之中。



美国NASA


NASA耗时20年完成的詹姆斯韦伯望远镜终于升空了,它承载着人们对探索宇宙的期望。那就让我们来了解一下詹姆斯韦伯望远镜。


“鸽王”詹姆斯韦伯望远镜


当在网上搜寻詹姆斯韦伯望远镜的时候,最常同它一起出现的词就是“鸽王”,那就要从它被计划起的那时了解起。



“鸽王”詹姆斯韦伯望远镜


在1989年9月,韦伯的上一代,哈勃空间望远镜距离发射还有半年的时间,NASA和美国空间望远镜研究所(STSCL)汇集了一百三十多名天文学家和工程师,举办以一场叫“下一代空间望远镜”的研讨会。在研讨会上他们认真地研究了哈勃当时的局限性,就此引出的下一代望远镜的畅想。


1996年的时候,NASA,欧洲航天局和加拿大航天局在天文学家艾伦·德雷斯勒(Alan Dressler)领导的委员会的提议下研制的一款红外空间望远镜。来自20个国家地区数千名的科学家,工程师和技术人员。对于詹姆斯韦伯,起初的预估成本只有5亿美元,预计发射时间是2007年至2011年。



哈勃空间望远镜


随着研究的不断深入,和对探测器制造严格的约束,成本也相对提高,这些细节的发展,让韦伯望远镜的成本升至了10亿美元。当设计中的核心部件开始投入生产的时候,大家也意识到,此时的成本已经增长至16亿美元。


2007年的时候,韦伯望远镜的设计才正式通过了前期的审查。由于它过于复杂的设计和很多技术的创新,在技术论证的环节就已经用掉了20亿美元,并且发射时间也推迟到2014年。



“鸽王”詹姆斯韦伯望远镜


当把理论上的设计真正变成实物的过程中,预算从起初的5亿,变成了10亿,20亿,50亿,80亿甚至到最后的100亿美元。因为韦伯望远镜预计的特殊轨道,必须要让它一次成功,没有后备计划,不成功便会成为宇宙中最贵的垃圾。所以它需要大量地反复的实验,为此消耗了大量的资源。


升空计划一拖再拖,终于在2021年12月25日,它带着人类的希望飞去了为它计划好的轨道,这时已经离它最初预计发射时间过去了十多年,离它最初被构想出来的时间过去了25年,所以詹姆斯韦伯望远镜被称之为“鸽王”。


为什么要设计詹姆斯韦伯望远镜呢


集结了诸多智慧的詹姆斯韦伯望远镜是为什么要被设计出来呢?在它构思计划的时候,当时就有四个主要的目标。



恒星


其一,寻找大爆炸后宇宙中形成的第一批恒星和星系的光。宇宙大爆炸后,这些天体中的核反应形成了生命所必需的第一批重原子。


其二,研究星系的形成和演化。之前星系的演化过程或多或少都有些猜测的成分,因为看不到这么远所以想象出了无限的可能,而真正意义地观察了这些,才能去证实哪些猜测是对的。


其三,了解恒星形成和行星系统的形成。


其四,研究行星系统和生命的起源。



生命起源的猜想


这些官方所讲述的四大目标,就是细化了人类不停探索的精神,除了想知道我们的去处,也想知道我们的来处。它可以用来观测宇宙中最遥远的事件和物体,探索宇宙的历史,还有潜在的适合人类居住的外星球环境特征。


很多人都会好奇,为什么会观察到这么遥远的过去呢?因为宇宙非常的庞大,当一个星系爆炸的时候,它的光速移动到我们地球的我时候,可能还是原始爆炸的那一瞬间,这些光经历100多亿年的时间被现在的我们看到。



宇宙大爆炸


那詹姆斯韦伯望远镜就是去收集这些光线,让人们有机会更快地看到100多亿年后才能被看到的光线,从而有机会去了解最初的宇宙信息。


了解这些宇宙的信息,从而真正地了解宇宙的历史,而不是用天文学家推测这类的字眼。所以韦伯望远镜起初的设计指标就是能看到100多亿年前宇宙诞生的“第一缕曙光”。


詹姆斯韦伯望远镜即将面临的挑战


詹姆斯韦伯望远镜虽然已经升空了,但因其复杂的设计,它真正被使用还面临着诸多的挑战。它必须在至少344个关键时刻完成预先设定的动作,才会顺利地按照原定的计划运行。它有八个重要组成部分,分别是主镜,副镜,稳定翼,天线,太阳能阵列,科学仪器,遮阳板,航天器总线。



完成最后测试升空前的望远镜


每一个重要的组成部分都包含着无数复杂的小零件。詹姆斯韦伯望远镜预计展开过程就需要至少14天。举个简单的例子,遮阳板,在卫星发射之初为了适应火箭的大小,遮阳板是折叠的,而遮阳板特制的材料,最外面的一层最厚只有0.05毫米,是非常复杂的。



升空前的测试


它需要在正确的时间完成折叠和展开,薄膜和电缆的折叠和展开具有非常大的不确定性,尤其它是五层薄膜,并且是网球场大小的薄膜。


这些不确定因素还有很多,红外探测器也是重中之重,它需要在冷却的环境下工作,为此斥资1.5亿设计出了创新性的低温冷却器,它在工作中不能有丝毫的震动,但他又是个电力驱动装置,如何保证它升空后正常工作也是关键。



美国宇航局第二任局长詹姆斯.韦伯


它需要克服三百多个关键步骤,希望它可以完美地按照预期发挥它的作用。它的任务时间是五年,目标为十年。詹姆斯韦伯太空望远镜最初的名字是“新一代空间望远镜”,2002年以美国宇航局第二任局长詹姆斯.韦伯的名字命名。


小结


詹姆斯韦伯太空望远镜,是一个非常前瞻性的设计。不少参与詹姆斯韦伯望远镜建设工作的科学家,工程师和技术人员,在接受这项伟大人物的时候正值壮年,而如今已经白发苍苍。



詹姆斯韦伯望远镜


现在他们终于可以看着这枚倾注心血的望远镜飞上云霄,带全世界的人们看一看宇宙的第一缕曙光。它肩负着人类太多的期望,它成功部署后将极大地推动人类对宇宙的认知。或许它会带领我们,了解到了一个全新的宇宙。


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