009|詹姆斯·韦伯太空望远镜:最近三十年天文学最重要的设备2022-03-19

詹姆斯·韦伯太空望远镜

韦伯望远镜一旦成功运行,观测能力会远超之前这两个望远镜。


一.近 30 年天文界最重要的设备

之所以说它是近 30 年天文学界最重要的设备,是因为它花掉了 NASA 最近 20 年全部经费的 1/4,今后至少要工作 10 年。

光是建造它就用了 26 年时间,为了完成这个项目,NASA 最初在 1996 年定下的预算是 5 亿美元,但到最终发射时,一共花了 100 亿美元

二.弥补哈勃望远镜的缺憾

观测波段的区别就决定了,哈勃望远镜更适合观测近距离的物体,而韦伯望远镜更适合观测宇宙边缘的物体。

这是为什么呢?

虽然宇宙中发生的一切事件,波长都分布在一个很宽的范围内,什么频率的都有,既有伽马射线那样高频的,也有紫外光、可见光、红外光等信号,但宇宙中存在一个普遍的规律,导致所有这些现象发生后,只要是在离它们足够远的距离观测,它们就会从原来的频率往红外波段移动。这个普遍的规律就叫作“红移”。

三.为什么选择拉格朗日 L2 点?

韦伯望远镜要飞到拉格朗日 L2 点才能展开工作。这个位置距离地球 150 万公里。在这个点上,望远镜可以和地球与太阳同时保持相对静止;又由于这个点恰好藏在地球的阴影里,于是能避免被阳光直射。

韦伯望远镜的观测对象完全不是太阳,所以对它来说,太阳的照射反而是巨大的干扰

四.韦伯望远镜的特殊设计

热,对望远镜来说也一样是很大的干扰。

L2 点只是滤掉了大部分阳光,还是会有阳光的。

因为普朗克公式告诉我们,只要有温度的物体,就在向外辐射和温度相关的电磁波。离太阳这么远的距离,太阳照到的时候,温度是零下 83 摄氏度;照不到的时候,是零下 233 摄氏度,温差还是很大的。而望远镜探测中波段红外线的探测器,需要工作在零下 266 摄氏度以下才行。

为了防止这部分阳光的干扰,就要给望远镜弄一个非常非常好的遮光罩,把负责探测的部分和负责收集太阳能的部分严格隔离开。

此外,还有两个问题需要解决。这些都是从哈勃望远镜的经验教训中吸取的。

1.望远镜可不能再变成“近视眼”了。当然,这里的近视眼只是打个比方,意思是说,镜面角度不正确、对焦模糊这些问题是不能容忍的。

2.任务时间,我们可以理解为望远镜的使用寿命,最好能长一些。

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