在宇宙的边缘,隐藏着宇宙大爆炸不久后宇宙的真面目 。
宇宙大爆炸到底是不是真的?还是只是人类的臆想?这是人类最想了解的内容之一 。
詹姆斯·韦伯望远镜,就肩负着揭开这个秘密的使命 。
接收幽暗光线的仪器必须非常灵敏,而且要冷却到接近于绝对零度 。
所以,詹姆斯韦伯望远镜必须远离地球这个热源,同时还要屏蔽掉太阳的热量,所以望远镜的主体要躲在一个巨大的遮阳伞后面 。
詹姆斯·韦伯望远镜的观测波段主要在0.6-28.3微米的频段 。采用了一系列先进的措施以后,它的观测精度可以达到10倍的哈勃望远镜的精度 。
望远镜定点在拉格朗日2点,正好和地球同步围绕太阳运转,可以保持和地球恒定的通信距离 。
围绕拉格朗日二点的轨道也很特殊 。
拉格朗日二点是一个不稳定的平衡点,望远镜只能围绕拉格朗日二点做圆周运动,这个轨道被称为晕轨道 。
我们国家发射的嫦娥4号降落在月球背面,就是靠运行在地球、月亮拉格朗日二点的鹊桥中继卫星,进行中继通信的 。
鹊桥中继卫星也是在一条轨道上 。
这个轨道是一个非常复杂的三维曲面,必须不停进行轨道维持 。
以前发射的所有望远镜都不用做这么复杂的轨道维持 。
所以,这100亿美元一旦打出去,要么就是100%成功,要么就是打了水漂,所以慎之又慎 。
用一句打牌时的术语,就是梭哈了,全靠这一把 。
哈勃“继任者”韦伯太空望远镜终于成功发射22021年12月25日,这注定是人类航天史的历史性时刻——在推迟发射14年后,被人们称为“鸽王”的詹姆斯·韦伯太空望远镜,终于搭乘欧空局阿里安5-ECA火箭成功升空,开始了它前往150万千米外“日-地拉格朗日2点”的旅途 。
韦伯望远镜升空(图片来源:NASA)
迄今为止全世界最贵望远镜,究竟有多贵?
20个国家持续25年的投入和数万名科学家的倾力合作,造就了这个史上制造单价最贵的航天器 。
有多贵?
目前,包括后续的运营和科研费用,詹姆斯·韦伯太空望远镜(以下简称为詹姆斯·韦伯)的总经费预计已超过100亿美元 。
考虑到它的质量仅为6.5吨,也就意味着它的单价超过人民币10000元/克,是黄金单价的20余倍!
詹姆斯·韦伯看起来犹如一艘太空战舰(图片来源:NASA)
詹姆斯·韦伯究竟有什么样的特殊使命,能让这么多国家倾注如此大的人力、物力、财力在它上面?它又能为人类带来什么呢?
贵有贵的道理——韦伯的观测能力远超前辈
宇宙是个充斥着各种电磁波和高能粒子的喧闹世界,那里既藏着遥远的历史,也昭示着人类乃至太阳系的未来 。
对于望远镜来说,可见光到红外线频段是观测的重点,尤其是追踪宇宙大爆炸后残留的红外线,它们已经在宇宙中传播了138亿年,蕴藏着宇宙最初的奥秘 。
然而,地球大气层、磁场、人类活动等因素,却使得地球成了一个典型的“信息茧房” 。在广阔的电磁波频段中,只有极小一部分能顺利抵达地球表面并被望远镜观测到,其他的则几乎都被屏蔽在外 。
从地球表面观测电磁波的频谱窗口透明度,真正的有效观测的窗口极小(图片来源:维基百科)
解决这个问题的办法只有一个:把望远镜送出地球 。
不同望远镜的使命也不同,这次被送出地球的詹姆斯·韦伯的观测波段主要集中于波长为0.6-28.3微米的橙色光到红外线频段,它的更大口径和一系列新技术带来了远超前任哈勃、施皮茨、赫歇尔等知名太空望远镜的观测能力 。
例如,它能够看到更暗更古老的天体,甚至可以追踪到宇宙中第一批星系形成的痕迹,投入工作后将会极大提升人类红外天文学的相关研究 。
前所未有的造价和划时代的意义,也让这个望远镜“荣幸”地以NASA(美国国家航空航天局)第二任局长詹姆斯·韦伯命名 。詹姆斯·韦伯于1961-1968年在任,领导了NASA最辉煌的阶段 。在这一时期,NASA曾获得空前绝后的资金支持,不仅推动了水星计划、双子座计划、阿波罗登月计划、先锋计划、水手/旅行者计划等一系列大型项目的开展,也为美国在航空航天领域的人才技术优势打下坚实基础 。
造价100亿美元,这些钱都花在了哪里?
虽然100亿美元看起来很多,但实际上对于研制詹姆斯·韦伯这样的顶级望远镜的项目来说,并不能说非常宽裕,至少不是大家想象中的想怎么花就怎么花 。没办法,前沿科学研究就是这么“烧钱” 。
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