詹姆斯·韋伯太空望遠鏡已經於12月25日晚發射升空,前往150萬千米外的「日-地拉格朗日2點」,26日已打開太陽能帆板,萬向節天線組件也已正常展開,包括高速數據傳輸天線,正常工作後,該天線將把無數宇宙天體更詳細的信息一一告訴我們。
詹姆斯·韋伯光學太空望遠鏡已經創造了很多世界之最,它的觀測能力是著名的哈伯望遠鏡的一百多倍,包括在未來相當長的一段時間中,它都將會是世界上功能最為強大的光學太空望遠鏡,從觀測能力上講,它將看得最遠,也看得最清。
這架望遠鏡可是價值不菲,今年初美國宇航局曾公布韋伯望遠鏡的造價已達96.6億美元,再加上後續的運輸、組裝和阿麗亞娜5型火箭的發射等費用,百億美元的花費只多不少,這架望遠鏡的重量大約為6.5噸,同樣重量的黃金的價值大約為3.7億美元,所以這台望遠鏡的價值是同等重量黃金的27倍。
開始的時候,詹姆斯·韋伯望遠鏡的投資預算並沒有這麼高,該項目立項只確定準備投資2億多美元,但是隨著參數和方案的不斷改進,導致這架望遠鏡的造價也水漲船高,最終耗資是早期預案的數十倍。
不但是耗資最多,它也是耗時最長的一台太空望遠鏡,從立項到發射已經經歷了大約25年,最早期時本來定於本世紀初發射,結果發射時間一再推遲,終於在今年的12月25日發射升空,也算它最終修成了正果。
花費二十餘年時間,耗資上百億美元打造的這麼一台望遠鏡,它有著什麼出色的技術?又該有著怎樣驚艷的表現呢?
詹姆斯·韋伯的鏡片口徑達6.5米,集光面積達25.4平方米,由18面一模一樣的六邊形鏡片組成,這些鏡片非常平整,遠超我們常見的鏡子,有人形容稱如果把每一面鏡片擴大到一千萬平方公里,或者說大到如同整個歐洲的面積,其表面的起伏也不超10厘米。
由於詹姆斯·韋伯望遠鏡是在太空中工作的,其工作環境的溫度接近絕對零度,在地面環境溫度下製成的鏡片,在絕對零度之下很可能會變形,因此這就對鏡面材料的要求極高,需要溫度形變小、抗彎剛度高、熱穩定性好、熱導率高、反射率高、密度低、性質不活潑等特性,且鏡面的起伏度要控制在10納米以內,相當於一根頭髮直徑或者一張A4紙厚度的1/10000,氫原子的直徑為0.1納米,那也就是說鏡面的起伏度不能超過100個氫原子疊加的高度,製造者們選擇了金屬鈹來製作,鏡面上面鍍了一層黃金,表面的光滑度超乎想像,而且在發射之前,鏡面上不許沾上任何塵埃,進入太空後,鏡片的整體拼接和姿態控制的精度也要達到同等水平,要完成這樣的技術操作,挑戰性還是相當大的。
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在太空中工作時需要屏蔽太陽光,因此它還有一把巨型太陽傘,這把太陽傘有5層,每一層的面積都在300平方米左右,相當於4個羽毛球場的面積,接近籃球場面積的3/4,而厚度只有50~25微米,比一張A4紙還薄,其靠向太陽的一層在陽光照射下溫度可達200多攝氏度,背向陽光一側的溫度則逼近絕對零度,可為望遠鏡創造所需的工作環境。
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的觀測能力當然也異常強大,對於一般人的認知來說,其可謂強到了匪夷所思的地步,據說它可以觀察到50萬公里外一隻蜜蜂發出的熱信號,這個距離要比月亮還要遠不少,實際上這個比喻並不算什麼,因為這台望遠鏡的目標是要觀察宇宙之初,看清138億年前宇宙誕生時發生了什麼。
這台太空望遠鏡一共有四套科學儀器,分別是近紅外光譜儀(NIRSpec),中紅外觀測儀(MIRI),近紅外相機(NIRISS),近紅外成像儀和無縫攝譜儀(NIRISS ),其中近紅外光譜儀是這台望遠鏡上的主力觀測設備,它的主要目標是實現對遙遠的恆星、星系、類星體等天體的大型光譜調查,而且還能在多目標光譜模式下同時對200個目標天體進行光譜觀測,將拍攝有史以來最遙遠的近紅外圖像,捕獲宇宙誕生後第一批恆星和星系的光。而近紅外成像儀和無縫攝譜儀則將尋找系外行星,宜居星球將因它奉獻更詳細的信息。
這麼說來,花費二十餘年時間,耗資上百億美元打造出這樣一台望遠鏡,也是很值得的!