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[探索] 史上最强大的望远镜！关于JWST，你应该知道哪些知识？

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yj小屁孩 发表于 2021-12-14 11:11:11 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
根据美国宇航局的消息，当地时间12月22日，他们的新一代观测设备——詹姆斯·韦伯太空望远镜即将发射升空。这台万众瞩目的望远镜，堪称是人类史上最强大的望远镜。那么，它到底有多厉害呢？它将发挥什么样的作用呢？今天咱们就来详细聊一聊。
史上最强大的望远镜！关于JWST，你应该知道哪些知识？ 第1张图片
（图片说明：詹姆斯·韦伯太空望远镜艺术图）
早在1996年，著名的哈勃太空望远镜刚刚升空6年的时候，美国宇航局就已经开始筹划新一代的太空望远镜了。最开始，它真的只是叫做新一代太空望远镜。后来，美国宇航局决定以该部门第二任局长詹姆斯·韦伯为其命名，简称JWST。
既然是新一代望远镜，自然观测能力要比哈勃强得多。哈勃望远镜的口径大约是2.4米，而JWST的口径则达到了6.5米，是前者的近3倍。不过，它的主镜并不是一块完整的镜面，而是由18块六边形的小镜面拼接而成的。
史上最强大的望远镜！关于JWST，你应该知道哪些知识？ 第2张图片
（图片说明：在JWST旁边的工作人员显得非常小）
科学家介绍，由于分辨率足够高，它甚至可以观测到月球上的一只蜜蜂！凭借着诸多优势，JWST的综合观测能力，将比哈勃提高100倍！
望远镜做大一点当然是好事，但对于人类的火箭发射能力来说也是一个巨大的挑战。如果按照哈勃的模式造新一代望远镜，是无法发射升空的。科学家们苦思冥想，最终选择用金属铍来打造这台望远镜，极大地降低了望远镜的质量。因此，虽然哈勃的重量达到了惊人的11吨，但体积更大的JWST却只有差不多6.2吨。
史上最强大的望远镜！关于JWST，你应该知道哪些知识？ 第3张图片
（图片说明：人类和JWST以及哈勃望远镜HST的对比）
铍这种金属不仅轻，而且还有许多其他优良的特性。它是电和热的良性导体，没有磁性，本身也非常坚固，在飞机或航天飞机上就经常有它们发挥的空间。除此之外，铍能够在各种温度下完好地保持自己的形状，这对于JWST是一个非常重要的优势。
对于JWST的天文观测来说，温度是一个非常关键的参数，而它所处的环境，温度又比较复杂。在朝向太阳的一侧，温度可能会高达110℃；而背向太阳的一面，则要达到不足-200℃的极低温环境。JWST需要极寒的温度才能保证观测质量，所以它还配备了一个耗资100万、总共5层、和网球场差不多大的遮阳罩，屏蔽掉太阳光。
史上最强大的望远镜！关于JWST，你应该知道哪些知识？ 第4张图片
（图片说明：JWST需要巨大的遮阳罩）
和现在其他太空望远镜绕地球公转不同，JWST是绕着太阳公转的。在发射升空后，它会被放置在距离地球150万公里的第二拉格朗日点上。这是由著名数学家欧拉日计算出来的一个位置，在这里JWST不需要借助任何动力就能够和地球公转轨道达成一致，一起绕太阳公转。
之所以被放在这里，是因为JWST需要屏蔽来自太阳的辐射，才能更好地进行观测。但这也带来了另一个问题，那就是人类不可能对它进行维护，所以美国宇航局才对它尤其谨慎，准备了这么多年，甚至一次又一次地拖延了发射时间。
根据最初的计划，JWST应该在2007年发射升空。不过后来，由于预算不足、设备问题等诸多原因，它的发射被一拖再拖，一下子拖了7年。所以国内有人给了它一个绰号：鸽王。
史上最强大的望远镜！关于JWST，你应该知道哪些知识？ 第5张图片

甚至就在发射前一个月，JWST再一次放鸽子。因为望远镜和运载火箭连接的设备意外松开，导致望远镜“虎躯一震”，美国宇航局不得不临时再次检测望远镜是否有设备受损。所幸没有出现意外，望远镜的发射时间只是从12月18日推迟到12月22日。
由于发射时间一拖再拖，JWST的成本也不断水涨船高。根据最初的预测，这个项目耗资是5亿美元。随着发射时间不断推迟，相关维护的成本也越来越高，再加上通货膨胀的因素，目前预计这个项目的耗资将超过96亿美元！好在这一次真的要发射了，否则这台望远镜放在无尘室，每天就要再多花不少钱……
史上最强大的望远镜！关于JWST，你应该知道哪些知识？ 第6张图片
（图片说明：实验室中的JWST）
苦等了25年，如今只剩下1星期的时间就要发射了，想想还真是令人激动。JWST对于全人类的天文学研究和发展都具有至关重要的意义，是人类共同的进步阶梯，期待它能够给我们带来更多宇宙的消息。
目前，JWST已经在法属圭亚那的库鲁航天发射中心蓄势待发，即将乘坐阿丽亚娜5型运载火箭离开地球，大显神威。由于望远镜本身口径太大，所以必须要折叠之后才能放进整流罩里，在进入太空后再进行打开。
史上最强大的望远镜！关于JWST，你应该知道哪些知识？ 第7张图片
（图片说明：JWST折叠示意图）
即使是再强大的望远镜，也有自己擅长和不擅长的观测方面。那么，JWST将在哪些方面探索宇宙呢？根据美国宇航局的介绍，它的优势能够在以下几个方面进行宇宙探测——
首先就是远，它的强大观测能力足以看到130亿光年以外的宇宙，也就是看到宇宙在130亿年前的模样。根据目前的研究，宇宙诞生至今约138亿年，这意味着它可以看到大爆炸后仅仅8亿年的宇宙，对于我们了解宇宙历史有着重要的意义；
史上最强大的望远镜！关于JWST，你应该知道哪些知识？ 第8张图片
（图片说明：JWST可以观测到遥远的宇宙）
其次就是对系外行星的观测，JWST具有强大的光谱观测能力，可以观测到遥远的系外行星的大气中含有哪些成分，帮助我们推测其表面环境和宜居性，这是哈勃望远镜所做不到的。在JWST主镜的最外侧，科学家还涂有一层黄金，使它可以更好地反射红外线。这两个任务，就会占到JWST50%的工作时间；
史上最强大的望远镜！关于JWST，你应该知道哪些知识？ 第9张图片

它具有强大的红外观测能力，这使得它可以穿透重重迷雾，观测到隐藏着的宇宙天体；除此之外，科学家还计划利用它观测太阳系内的天体，比如火星和木星的卫星木卫二等等。
可以说，从被提出概念的那天起，JWST就被人类寄予厚望，相关研究也被不断提出。尤其在最近几年，随着这台望远镜的发射日期不断接近，天文学家们不仅研究了很多指导该望远镜进行观测的方向，也排着队等机会使用它进行自己的研究。
史上最强大的望远镜！关于JWST，你应该知道哪些知识？ 第10张图片
（图片说明：JWST还能探测太阳系天体）
虽然这个项目耗资已经接近100亿美元，但如果能够破解宇宙中的诸多谜题，还是值得的。毕竟，能用钱解决的事，那都不叫事。宇宙中那些即使花钱都解决不了的谜题，才真的令人头疼……
创作不易，如果觉得文章还可以，就点个赞再走吧。想看更多精彩科普文章，就请关注我，我们下期见~


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标签：美国12月22日太空望远镜美国宇航局史上最强
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沙发
。勿施于人 发表于 2021-12-14 12:13:26 | 只看该作者
 
探索宇宙奥秘永无止境，
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