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二十年磨一剑,史上最昂贵望远镜升空!开创天文学全新时代

[2021-12-26 11:50:17] 编辑:轻衣随 点击量:96
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导读:▎药明康德内容团队编辑北京时间12月25日20时许,作为有史以来最强大、最昂贵的望远镜,詹姆斯·韦伯空间望远镜搭乘阿丽亚娜5号火箭,在法属圭亚那的库鲁航天中心发射升空。这个等待了十余年的瞬间,掀开了现代天文学的崭新篇章。1990年,哈勃望 .....

▎药明康德内容团队编辑

北京时间12月25日20时许,作为有史以来最强大、最昂贵的望远镜,詹姆斯·韦伯空间望远镜搭乘阿丽亚娜5号火箭,在法属圭亚那的库鲁航天中心发射升空。这个等待了十余年的瞬间,掀开了现代天文学的崭新篇章。

二十年磨一剑,史上最昂贵望远镜升空!开创天文学全新时代

1990年,哈勃望远镜发射升空。作为迄今为止最为成功的空间望远镜项目,在超过30年的服役时间内,哈勃望远镜彻底改写了人类对于宇宙的认知。从哈勃望远镜的观测结果中,我们知道宇宙在暗能量的推动下加速膨胀,发现了超大质量黑洞在星系中心普遍存在,找到了星系演化的机制,也在一张张星云图像中沉醉于宇宙之美。

不过,哈勃望远镜难以触达宇宙诞生之初的场景,这是因为这些早期的光线经过超过130亿光年的红移,早已成为波长很长的红外线。这是主要观测可见光和紫外光的哈勃望远镜难以实现的。因此,NASA科学家决定打造一台观测红外波段的新型望远镜。

事实上,早在哈勃望远镜发射之前的1989年,NASA的科学家就已经开始考虑哈勃的继任者。1996年,NASA确定了建造JWST的计划。这个初期预算大约10亿美元的项目,原计划于2010年之前发射,以接替哈勃空间望远镜。但此后,JWST的发射计划一再延期,项目经费也持续攀升。最终,在2021年的圣诞节,这台耗费了100亿美元的功能最强,同时也是历史上最昂贵的空间望远镜升空,将在150万千米之外,为我们捕捉宇宙深处的神秘瞬间。

二十年磨一剑,史上最昂贵望远镜升空!开创天文学全新时代

JWST拥有一面直径6.5米的巨大主镜,不同于它的“前任”,拥有强大红外波段观测能力的JWST能够深入宇宙诞生之初,追溯宇宙的第一缕曙光以及第一批恒星、星系的形成机制。

从立项时起,JWST的发射日期一再推迟、经费也持续增长,一方面是因为NASA科学家的雄心不断增加。例如,主镜的直径从最初计划的4米增至6.5米,由此带来的技术挑战大幅提升。为了将这个庞大的主镜运送至工作位置,设计团队最终造出由18个镜面组成的模块化结构:它们在发射时处于折叠状态,抵达工作地点后,再自行展开,组合成完整的主镜。

另一方面,在研发过程中,JWST面临了一系列大大小小的故障,其中一些对项目进度造成了重大影响。例如,测试过程中遮阳罩的损伤就导致发射时间推迟了一年。

与此同时,这个项目受到的质疑声也在增长。很多科学家认为,这种毕其功于一役的做法将造成天文学陷入危险的境地:JWST占据了过多的天文学研究资源,并且一旦失败,将造成天文学的停滞。2010年的一篇《自然》网站文章甚至认为JWST“吞噬了天文学”。

不过,经过漫长的等待,JWST终于在一束火光中发射成功。可以说,NASA的豪赌迈出了成功的第一步。

在发射升空后,JWST将飞行约一个月,最终抵达目的地:距离地球150万千米的日地拉格朗日L2点。在这里,天体在太阳和地球的引力作用下,能保持相对静止。随后,原本折叠起来的镜面将陆续展开,并于2022年进入科学观测状态。按照既定计划,JWST将在未来5~10年内,对宇宙深处开展观测。

JWST的核心科学目标包括:追寻大爆炸后的第一批恒星与星系;揭示星系演化与恒星、行星诞生的秘密;寻找更多系外行星系统,尤其是潜在的宜居行星。从我们所处的行星系统,到来自宇宙最远处的信号,JWST无疑将极大地拓展我们对于宇宙的理解。而对于我们来说,这台望远镜又将为我们呈现怎样的宇宙图景,同样值得期待。

二十年磨一剑,史上最昂贵望远镜升空!开创天文学全新时代

▲哈勃望远镜拍摄的超新遗迹

正如NASA局长Bill Nelson所言,JWST是一个独一无二的项目:“一旦成功,它将揭开宇宙的众多秘密,使得我们对于自身位置、演化的理解,产生跃迁式的变化。”

“对于JWST的期待,并不是我们知道我们能发现什么,而是我们尚未了解或探测的宇宙。我已经迫不及待了!”Nelson表示。

参考资料:

NASA‘s Webb Telescope Launches to See First Galaxies, Distant Worlds。 Retrieved Dec。 25, 2021 from https://

NASA‘s $10 billion James Webb Space Telescope launches on epic mission to study early universe。 Retrieved Dec。 25, 2021 from https://

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