答:詹姆斯·韦伯太空望远镜,绝对是人类目前最雄心勃勃的太空计划之一!
一、耗资
相比它的前辈“哈勃太空望远镜”,先进太多了,我们来看几个数据:
光是耗资这一块,就远超哈勃太空望远镜;87亿美元什么概念?我们的53度飞天茅台,2017年报价是1299,也就是4300万瓶飞天茅台的总销售额!
要知道,阿波罗计划的六次登月,总耗资是255亿美元;所以在耗资上,詹姆斯·韦伯太空望远镜实际上已经堪比登月的规模了。
就在刚刚过去的2018年3月27日,预算已经高达88亿美元的詹姆斯韦伯太空望远镜又宣布延期到2020年5月才可能发射。
考虑到期间的天价延期成本和可能的改进测试,估计总预算直逼100亿美元。
这比起它在1997年被批准的5亿美元预算、2007年发射的初步版本,已经相距甚远,从一个不起眼的小望远镜完全变成了一个载入人类史册的重大项目!
▲詹姆斯韦伯看起来犹如太空中的一艘巨型战舰(假想图)
这几年内,詹姆斯韦伯项目组开了无数次新闻发布会,而所有的新闻发布会如果总结为15个字的话,总是下面这五个部分:
事实上从1996年开始,美国就开始筹备一个新的太空望远镜,这个太空望远镜就是今天的詹姆斯·韦伯太空望远镜。
可以说从詹姆斯·韦伯太空望远镜诞生开始,它就被人们寄予了厚望,因为这个全新的太空望远镜将取代它的前辈哈勃空间望远镜,成为人类探测宇宙的至高神器。
然后詹姆斯·韦伯太空望远镜的优点很多,例如它的重量只有哈勃望远镜的一半(哈勃:11吨,韦伯:6.2吨)。
而且它的轨道高度也远在哈勃望远镜之上(哈勃轨道高度:约为569公里,韦伯:150万公里),那么更远的距离也就意味着环境干扰越小,得到的结果也就越精确。
另外韦伯太空望远镜的口径要超过哈勃望远镜,例如哈勃望远镜的口径只有2.5米,而韦伯太空望远镜的口径却达到了6.5米。
詹姆斯·韦伯太空望远镜耗资近100亿,比哈勃太空望远镜高出近5倍的费用,哈勃的长度13.2米,重量是11.1吨,主镜口径2.4米。韦伯的长度是20多米,重量6.2吨,主镜口径6.5米。
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太空望远镜。无论从各方面数据它都比哈勃先进的多,主口径比哈勃大了三倍,能够看的更远。
韦伯太空望远镜没有镜筒,镜面由铍制成,主镜直径比发射它的火箭都大,为了发射方便,把它制作成了18块六角形的镜片,到了指定的轨道再自动的展开。因为没有镜筒,展开以后就像一个平面大风帆。
根据美国宇航局的最新消息,截止2017年12月底,美国宇航局下一代空间望远镜詹姆斯韦伯太空望远镜在恒温真空室内经过了100天的低温测试后,准备在2019发射。三个多月以来,价值88亿美元的天文台科学仪器和光学元件都处于一个被称作Johnson A的小室内。Johnson A位于休斯顿的NASA Johnson空间站中心,在这个房间里,技术人员一步步地把望远镜设备安装起来。这是为了确保JWST能在太空寒冷和真空的环境下工作。
随着测试的完成,当工程师将望远镜组装就绪后,NASA将会研究其结果。但这需要将设备从休斯敦搬到雷东多比奇的加利福尼亚。一旦部件到达诺斯洛普格鲁曼公司航空航天系统设备处,仪器和光学原件将连同遮阳板和航天器被组装在一起——这样就完成了望远镜的组装。JWST将在2019春季在法属圭亚那的欧洲航天发射场发射升空;九月下旬,因许许多多的问题,美国国家航空航天局再次推迟其预计发射日期。发射后,JWST望远镜将开始它前往拉格朗日点2的旅程,这是一个地球与太阳引力相互稳定的位置。它距离地球有930000英里(150万公里)。
这台望远镜将以红外线波段工作,就像它的前辈哈勃太空望远镜一样,它将忙于许多不同的科学工作。JWST的任务包括寻找宇宙的第一束光,研究各个行星,并且探寻在宇宙历史的初期,星系是如何聚集在一起的。
美国宇航局:如果说有一件事应该团结全人类的力量,那就是宇宙的探索。
2021年将发射近几十年来最重要的空间探索任务之一。美国宇航局称新的詹姆斯·韦伯太空望远镜是哈勃望远镜的正式继承者,自1990年发射以来,哈勃望远镜本身就取得了巨大的成功。这是一个真正壮观的工程壮举,而JWST望远镜的主镜为21英尺4英寸(6.5米),几乎是哈勃望远镜的三倍。一旦它明年用阿丽亚娜5号火箭从其位于法属圭亚那的发射基地发射,它将开始新的旅程。不少天体物理学更是声称詹姆斯韦伯强于哈勃100倍,那么它到底有何神奇魅力呢?我们一起来看看,詹姆斯韦伯的10大优点吧。
1.理解早期宇宙
由于它既能看到红外波长,又能看到可见光谱,这台望远镜拥有着前所未有的分辨率,可以使我们看到,数十亿年前宇宙大爆炸之后第一批恒星和星系形成的时间。换句话说,我们将能够看到宇宙形成大约3亿年后的情景。而现在我们可以看到大约460亿光年之外。詹姆斯韦伯将为我们展示可观测宇宙中最遥远和最古老的天体。能够看到这些难以置信的古老星系将提高我们对宇宙的认识,比如宇宙如何工作和它是如何产生的。
2.观察外星世界
美国韦伯太空望远镜有多厉害?首先我们来看看哈勃太空望远镜的功绩,自1990年发射以来,哈勃帮助人类对天文物理获得了更多的研究成果,运行26年拍摄了大量为科研直接服务的高清太空照片。随着哈勃逐渐老化,接班人詹姆斯.韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope,韦伯望远镜)已经建设完成,预定在2018年10月发射升空。
不过,在这一领域,中国已经有所作为,赶上美国的先进水平,晋身太空望远镜探测最前列。中国最新的4米可见光太空望远镜,已经能够与韦伯的重要性相提并论!
美国太空总署的韦伯望远镜,是世界上已建设完成的最大太空望远镜。它针对的是红外波段,而中国4米太空望远镜虽然口径较小,但针对的是可见光波段,因此与韦伯可以说有重大区别,但也可以进行互补的合作。韦伯望远镜已经耗费20年进行研发,外观就像一个放置在空中的大型反射望远镜,主镜面的加工难度极大,总体直径达6.5米,而且是多镜面组合成一个整体镜面,这是前所未有的技术挑战,也证明了相关国家研制技术的重大突破升级。
其中最困难的,当然就是这一巨型光学镜片组合的制造。其实哈勃一开始就遇到了这样的难题,发射升空后才发现镜片有瑕疵,导致不得不进行了修理工作。能够制造这样巨型的镜片,而又能在太空正常工作,彰显了世界顶尖的设计制造能力。
美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)是航天史上最大胆、赌注最高的赌博之一。仅仅建造和测试詹姆斯·韦伯太空望远镜就是一项极其复杂的技术挑战,该太空望远镜的价格已推至近90亿美元,需要欧洲和加拿大航天局的参与。JWST既是一项突破技术障碍的挑战,也是一项消耗预算的挑战。
JWST在20世纪80年代末被设想为一种能追溯超过135亿年宇宙历史的太空望远镜,来观察宇宙中最早的恒星和星系发出的微弱红外光。如今,它正被赋予越来越多的其他科学职责。科学家们现在把它的观星能力视为一张期票:JWST的成功发射和运行无疑将照亮天文学几乎每一个分支的未来,根据某些指标,它的观星能力是著名的哈勃太空望远镜的100倍。但由于成本稳步上升,发射持续推迟(从2018年推迟到2021年),这台望远镜时光机现在正受到美国国会越来越严格的审查。
JWST敏锐的天文观测能力源于其巨大的6.5米主镜。镜子由18个镀金六角形组成,由轻金属铍锻造而成,比一栋四层楼高,一旦发射,将成为太空中有史以来最大面积的金属物体。JWST携带探测微弱红外源的科学仪器,必须在超低温下工作,需要多层网球场大小的“遮阳棚”来隔绝太阳的热量。
人类的超级大眼睛——詹姆斯·韦伯太空望远镜,称得上是命运多舛,从一九九六年立项研发到今天,已经走过了23个年头,山姆大叔与欧洲和加拿大更是为其砸了近百亿美元,不过由于各种原因,它的发射计划一再推迟,这从侧面也证明了这架超级望远镜的厉害。
詹姆斯·韦伯太空望远镜相关
单单瞅一眼詹姆斯·韦伯这个名字,就知道这架望远镜的厉害之处,詹姆斯·韦伯是美国国家航空航天局的第二任局长,在美苏争霸时期,他领导国家航空航天局成功进行了阿波罗登月计划,使人类首次踏上其他星球,着实为美国人争了一口气。
詹姆斯·韦伯太空望远镜重达6.2吨,较哈勃太空望远镜轻了近一半,但其口径是哈勃的三倍左右,具有更大的视野,因此詹姆斯·韦伯太空望远镜更为精密,在性能上也更高,可以看做是哈勃太空望远镜的增强版,其主镜直径达到6.5米,聚光面积达到25平方米,比它的运载火箭阿丽亚娜5型的直径都大,因此主镜被分成18块六角形镜片,入轨之后在控制系统下逐次展开。
对于太空望远镜而言,差之毫厘谬以光年,因此控制这些镜片动作的机构非常精密,能够在太空零下二百多度的环境中,使主镜实现十纳米尺度内的位移,从而是其具有最佳的观测性能。为了隔绝太阳的干扰使詹姆斯·韦伯太空望远镜可以“冷静”的观测宇宙,科学家为其搭建了巨大的“遮阳伞”,这种多层结构的遮阳装置面积接近一个网球场的大小,其防晒系数更是高达上百万。
现任一般都比前任好,这是万千女性总结出的道理。放在太空望远镜也同样如此,作为服役28年的哈勃望远镜的继任者,詹姆斯·韦伯可不是说只需要接任就可以,它需要更大的突破,让人类对宇宙了解的更深。
所以耗资近100亿美元的詹姆斯·韦伯望远镜必然要比哈勃望远镜先进很多,具体我们就来讨论下。
采用了更先进的多镜面技术
詹姆斯·韦伯望远镜采用的是多镜面技术,而哈勃望远镜才用的则是单镜面。要知道望远镜的口径越大,聚光能力越强,所需要的反射镜的直径也越大,而单一镜面的望远镜,镜片的厚度也是随着镜面直径的增加而增加的,过大过厚的镜面不仅难以加工,重量也非常大,并且会因为热胀冷缩而发生形变影响光学性能。
这也是为什么哈勃望远镜重11吨,詹姆斯·韦伯望远镜重6.2吨,但主反射镜口径达到6.5米,面积为哈勃太空望远镜的5倍以上。
口径更大
韦伯望远镜的口径是6.5米,是哈勃望远镜口径(2.5米)的2.6倍,因为韦伯望远镜并不是圆形的镜面并且才用了多镜面结构,所以镜面面积相当于哈勃望远镜的5倍。