詹姆斯韦伯太空望远镜,詹姆斯韦伯太空望远镜高清大图(詹姆斯・韦伯太空望远镜关键仪器出现故障)
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1、詹姆斯韦伯太空望远镜:詹姆斯・韦伯太空望远镜关键仪器出现故障,NASA启动调查
IT之家 4 月 26 日消息,美国国家航空和航天局(NASA)观察到詹姆斯・韦伯太空望远镜的一个关键仪器出现了传感器故障,该望远镜于 2021 年 12 月 25 日发射升空,目前正在进行各种性能测试和校准。
故障发生在望远镜的中红外仪器(MIRI)的一种观测模式上,这种模式叫做中等分辨率光谱(MRS)。NASA 的工作人员在检查数据时发现,这种模式接收到的光线比预期的要少,而且只发生在最长波长的范围内。这个问题并没有影响到 MIRI 的成像功能,也没有对仪器造成风险。
NASA 在一份任务更新中称:“对 MIRI 的中等分辨率光谱模式的分析显示,在最长波长处,通过量或者说最终被 MIRI 的传感器记录下来的光线量,比去年的校准时期有所下降。”更新还称,没有发现 MIRI 成像受到影响,也没有对仪器造成风险,“所有其他观测模式 —— 包括 MIRI 和望远镜其他科学仪器的模式 —— 都没有受到影响。”
詹姆斯・韦伯太空望远镜的团队表示,他们会继续按计划进行 MIRI 的观测,并收集所有相关的地面测试和飞行数据,以全面评估 MRS 性能。他们还会进行更多的测试观测,以完全确定这个问题的性质。此外他们还将分析问题原因,识别风险,并探索可能改善性能的缓解措施。其中一种可能的缓解策略是在受影响的波长处采用稍微长一点的曝光时间,以提高信噪比。
据IT之家了解,这并不是 MIRI 第一次出现 MRS 方面的故障。去年 8 月至 11 月期间,该仪器曾有一个光栅轮卡住了,但是 MIRI 仍然可以使用其他模式进行观测。
2、詹姆斯韦伯太空望远镜,詹姆斯韦伯太空望远镜高清大图
JWST工作状态图片(图片来源:NASA)刚刚,詹姆斯·韦伯空间望远镜(James Webb Space Telescope,JWST,根据国家天文科学数据中心,其标准译名为“韦布空间望远镜”)发射升空号称世界上最可靠的重型运载火箭之一的阿丽亚娜5型火箭(Ariane 5)徐徐升起,借助法属圭亚那库鲁航天中心低纬度带来的高自转速度,载着JWST飞向属于它的太空,今天小编就来聊一聊关于詹姆斯韦伯太空望远镜高清大图?接下来我们就一起去研究一下吧!
詹姆斯韦伯太空望远镜高清大图
JWST工作状态图片(图片来源:NASA)
刚刚,詹姆斯·韦伯空间望远镜(James Webb Space Telescope,JWST,根据国家天文科学数据中心,其标准译名为“韦布空间望远镜”)发射升空。号称世界上最可靠的重型运载火箭之一的阿丽亚娜5型火箭(Ariane 5)徐徐升起,借助法属圭亚那库鲁航天中心低纬度带来的高自转速度,载着JWST飞向属于它的太空。
随着JWST一起上升的,还有无数天文学家、天文爱好者激动的心情。JWST的发射时间从2007年一直拖延到现在,近百亿美元的耗费也远远多于当时5亿美元的预期。对不少读者而言,“詹姆斯·韦伯”这个名字似乎很早就在记忆中出现过了。JWST的建设也的确算得上一场漫长的征途。
哈勃空间望远镜(HST)是1990年发射的,但在美国空间望远镜研究所(Space Telescope Science Institute,STScI),对哈勃继任者的讨论从1989年就已经展开了。1996年,他们认为下一代望远镜应该是主镜直径4米以上的红外望远镜。2002年选定科学团队,2004年开始建造,2005年选定发射场,2011年18片主镜制造完毕,2013年开始制造遮阳板,2015年组装光学组件,2017年进行测试,2018年整体组装测试,最终在2021年发射。但对那些一直在等待的人来说,这一切都是值得的,JWST夸张的参数也足以让它配得上哈勃继任者的称号。
哈勃继任者
JWST主镜口径达到6.5米,由18片铍镜片拼接而成,每片直径1.32米,仅重20千克。选用金属铍为主镜材料,是因为铍质量较轻且强度较大,并且在低温环境下仍能保持形状。一般的镜子应该能完全还原物体原本的颜色,但JWST的镜片明显是黄色的,这是因为它在镜面上镀了700个原子厚的金,这样能提高镜片对红外线的反射能力,JWST主要观测的就是红外线。严格来说,JWST观测的波长范围从橙色的600纳米一直延伸到远红外的28.5微米。
JWST和哈勃,斯皮策观测波段的对比(图片来源:webb space telescope media kit/NASA)
观测红外线是件麻烦事,因为黑体辐射,所有300开尔文左右的物体都在发射红外线。所以必须对望远镜进行冷却。在太阳系内,最大的热源就是太阳,必须把主镜和太阳隔绝开来,于是科学家为JWST设计了5层遮阳板,每层大小约为21米×14米,厚度却仅有几十微米:最外侧为50微米,其余4层为25微米。面向太阳的一侧,遮阳板温度高达125℃,而主镜一侧的温度可以低到-235℃。按常见防晒产品的标准来算,这5层遮阳板的SPF系数高达100万,能将太阳辐射的影响降到原来的百万分之一。
之所以要克服这么多困难在红外波段观测,是因为来自早期宇宙的光在经过百亿年的红移后,早就变成了红外线。在波长相同的情况下,望远镜口径越大,空间分辨率也就越高,在光学波段,JWST的分辨率高达0.1角秒;6.5米的口径同时带来了前所未有的灵敏度,理论上,它能探测到地月距离那么远的一只大黄蜂的发出的红外线。除了传统的相机,JWST还搭载了光谱仪和星冕仪,能让它获得更多科学数据。为了到达拉格朗日点L2点附近避开地球、月球光线的干涉,获得最优的观测环境,整个望远镜的重量被限制到了6.2吨,和一辆中巴车相当。
可折叠望远镜
当然,想把望远镜发射到天上,仅仅减轻重量是不够的,没有火箭能装得下这么大的结构,JWST必须是可折叠的,这带来了更多困难。JWST的主镜、副镜、5层遮阳板,还有老生常谈的太阳能板,都是可折叠的。
JWST折叠放置在阿丽亚娜5整流罩中的示意图(图片来源:webb space telescope media kit/NASA)
从打包状态到完全展开是一个复杂的过程。发射不久后,JWST就会打开太阳能板获取能量。在这之后,JWST还会修正几次轨道,因为阿丽亚娜5并不能直接把它送到L2点附近轨道,那样会将望远镜的光学组件暴露在阳光下造成损害。在发射2.5天后,JWST展开两个遮阳板支架,然后望远镜的可展开塔组件(Deployable Tower Assembly)会展开,将JWST的光学部分和其他部分分离开来,为5层遮阳板提供空间。全部5层遮阳板会在发射后一周内展开。副镜和主镜会在第二周内展开。发射29天后,JWST将进行最后一次机动,驶入L2点轨道,该轨道在月球轨道之外,距地球大约150万公里,在地球引力的帮助下,JWST将绕着太阳一起旋转。
在那之后,JWST仍不能开始工作,它要开始漫长的冷却。遮阳板的暗面大约会在那之后3周冷却到40开尔文左右,而JWST的MIRI设备还需要额外制冷剂冷却到7开尔文。在那之后望远镜将会对变形过程中产生的误差进行修正,主镜和副镜会在发射4个月后完成调试,那时它们位置排列的误差会小于观测波长,仅有几纳米。在经过几个月的调试、测试后,JWST将会在发射约半年后开始正式科学观测,为我们揭开宇宙早期的秘密。
科学目标
JWST能帮人类寻找宇宙中第一批形成的星系,揭开宇宙黑暗时代之后再电离时代的秘密。因为红移的作用,在宇宙中选择不同波长的光进行观测,就好像坐上了时光机,JWST将观测波长缩短,就能观测宇宙的不同阶段,研究星系、恒星是如何在宇宙百亿年的历史中演化的。它还能帮我们分析地外行星的大气成分,为太阳系中其他成员拍下更清晰的照片。
这些科学目标听上去似乎就是哈勃的工作,这也正是JWST被称为哈勃继任者的原因之一。哈勃空间望远镜革新了全人类对宇宙的认知,为我们带来了数不胜数的震撼照片,而JWST能看到更深的宇宙,能穿透茫茫的时空,将隐藏在宇宙尘埃背后的秘密悉数揭开。就像哈勃、开普勒、TESS这些为人类作出伟大贡献的望远镜一样,JWST的数据将会存储在米库斯基空间望远镜数据库(Mikulski Archive for Space Telescopes,MAST)中,向全人类公开。
JWST复杂的结构带来的是前所未有的技术难度,北美和欧洲共14个国家的数千名科学家,工程师和技师,他们为JWST忙碌的时间超过了4000万小时,他们在JWST上实现的技术突破更是数不胜数:热开关,轻质低温镜片,制冷技术,红外传感器……任意一个组件背后凝结的汗水都不可计数。
但复杂的结构带来的是极高的出错概率,在测试过程中,JWST被发现有344个点位可能出现故障。发射之后,JWST的轨道位于月球轨道之外,人类根本没有对其进行修复的可能。这也是为何面对JWST,所有人都是慎之又慎,这几个月来JWST的发射时间也从12月初慢慢推迟到了圣诞节当天。这是一个浪漫的巧合,因为对那些热爱星空的人来说,JWST就是最好的圣诞礼物。
哈勃太空望远镜 来源:NASA
“鸽”了14年
詹姆斯·韦伯太空望远镜以NASA早期管理人员之一詹姆斯·E·韦伯(James E. Webb)的名字命名,他在1960年代监督了阿波罗计划。早在2002年,差不多20年前,韦伯的名字就首次被用于"下一代太空望远镜",这个计划最初预算为5亿美元,并准备在2007年发射。但由于各种原因,2019年8月28日才组装完毕,升空日期一直“鸽”到了14年后的今天,比这台红外线空间望远镜的预计寿命还要长。原先,“韦伯”的预算费用是5亿美元,现在已经花了96.6亿美元,四舍五入就是100个亿,项目严重超支,堪称不折不扣的“鸽王”。
1、按最初计划,韦伯望远镜本应在2014年升空,但后因预算等问题推迟。
2、2017年9月,美国航天局表示,詹姆斯·韦伯太空望远镜的发射窗口将从2018年的10月推迟至2019年的3月至6月之间。声明解释说,韦伯望远镜及其遮光板的体积和复杂性超过多数探测器,比如仅遮光板释放设备就要安装100多个,振动测试也要用更长时间,所以推迟到2019年春季从法属圭亚那库鲁航天中心用欧洲的阿丽亚娜5型火箭发射升空。
3、2018年3月28日,美国航空航天局再次宣布韦伯在2020年之前不会发射升空。
4、2018年5月6日,受一系列技术问题的困扰,JWST的最新发射日期已经被推迟到2020年。
5、2018年6月29日,据国外媒体报道,哈勃望远镜的“接任者”詹姆斯·韦伯望远镜将推迟至最早2021年3月30日发射。
6、2021年10月12日,詹姆斯·韦伯空间望远镜成功抵达位于南美洲的法属圭亚那,计划12月18日在欧洲航天局阿丽亚娜5号火箭上发射升空。
7、2021年11月22日,NASA再次宣布詹姆斯 · 韦伯太空望远镜的发射时间从12月18日推迟到了22日。
8、2021年12月15日,由于需要解决韦伯望远镜和阿丽亚娜五火箭之间的通讯问题,发射推迟不早于12月24日(来来回回好像有两次)。
9、2021年12月22日,詹姆斯韦伯太空望远镜JWST通过发射准备评审,但是,由于天气原因,发射推迟到12月25日。
编辑:沈湫莎
综合:环球科学、NASA航天爱好者、bilibili (作者:光-时间-空间)
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