为了找到「下一个地球」,NASA 准备花 110 亿美元打造哈勃望远镜 2.0( 二 )
修建第二个「哈勃」并非易事
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▲康普顿伽玛射线望远镜
在1990-2003年之间 , NASA成功研制并发射了4颗大型空间望远镜 , 分别是哈勃空间望远镜、康普顿伽玛射线望远镜(于2000年坠毁)、钱德拉X射线望远镜和斯皮策空间望远镜 , 这又被称为大型轨道天文台计划 。
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▲钱德拉X射线望远镜
大型轨道天文台计划将天文学研究推进了一个时代 , 因为红外线、X射线和伽马射线很难穿透地球的大气层 , 因此只能通过位于太空的空间望远镜进行观察 , 每台望远镜都为各自的领域做出了重要的贡献 。
1996年 , NASA和欧洲航天局(ESA)以及加拿大航天局(CSA)开始合作开发下一代空间望远镜 , 并以NASA第二任局长詹姆斯·韦伯的名字命名 , 预算为5亿美元 , 计划在2007年投入使用 。
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然而 , 詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)的建造难度之大远远超出了NASA的预料 , 由于项目存在很多工程延误和成本超支 , JWST在2005年进行了重大的重新设计 , 发射时间一拖再拖 , 直到2021年JWST终于有可能发射 。
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原定于2021年10月31日发射的JWST因为阿丽亚娜5号运载火箭的问题 , 将发射日期推迟到了2021年12月18日 , 如无意外 , 1个月后这个历时24年的重大项目将会迎来历史性的突破 。
JWST常被外界视为是哈勃望远镜的继任者 , 但两者的工作其实并不完全相同 。 JWST的主要任务是观测大爆炸理论的残余红外线 , 也就是观测宇宙初期的状态 , 因此它的形态和工作环境都和哈勃望远镜有很大的不同 。
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首先是高度 , 相比于哈勃望远镜600公里的轨道高度 , JWST要远得多 , 距离地球最近时(近拱点)也要374000公里 , 最远时(远拱点)可达1500000万公里 。
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这是因为JWST的镜片必须保持在低于50K(?220°C)的环境下工作 , 为了维持低温 , JWST设计了5层能够抵挡约300°C的遮光罩 , 以遮挡太阳和地球反射的光线 。
从外观来看 , JWST几乎就由这巨大的镜片和遮光罩组成 , 其主镜的直径达到8米 , 镜面面积是哈勃望远镜的5倍以上 , 而遮阳罩的面积则相当于一个网球场 。
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要让如此庞大的结构在太空中准确和安全地释放、展开 , 是一个巨大的难题 。 NASA的工程师MikeMenzel在新闻发布会提到 , JWST的太阳盾展开将会是最为复杂的一次部署任务 , 有超过300种失败的可能 。
据统计 , JWST预估最耗费高达96.6亿美金 , 远超计划的预算 。 不少天文学家担心 , 由于JWST长期拖延并且严重超预算 , 新的望远镜建设可能很难得到再资金支持 。
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但从另一个角度来看 , 问题百出的JWST也留下了不少宝贵的开发经验 。
在Astro2020报告中就总结了不少了JWST的开发教训 , 提出了4个更为细致的任务概念 , 新望远镜的开发计划要比当初的JWST更为完善 。
如果计划开展顺利 , 人类对于宇宙的认知将会再度迎来一次飞跃 。 宇宙是否存在外星生命?这个问题的答案很可能在这个世纪内揭晓 。
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