詹姆斯·韦伯太空望远镜是什么?
詹姆斯·韦伯太空望远镜,通常简称JWST或"韦伯",是有史以来建造的最强大太空望远镜。它于2021年12月25日发射,并于2022年7月开始发回第一批图像。美国宇航局与欧洲航天局(ESA)和加拿大航天局(CSA)共同建造了它。望远镜以詹姆斯·E·韦伯命名,他在20世纪60年代领导了美国宇航局,那时该机构正在准备将宇航员送上月球。韦伯的使命是帮助科学家了解宇宙是如何形成的,并寻找可能支持生命的行星。
詹姆斯·韦伯太空望远镜与其他太空望远镜相比是巨大的。它的主镜直径为6.5米(约21英尺),几乎是哈勃太空望远镜镜面的三倍宽。镜面由18个六边形段组成,覆盖着一层薄薄的金,有助于反射红外光。韦伯还有一个大约网球场大小的遮阳板,保护其仪器免受太阳热量的影响。整个望远镜必须像折纸一样折叠,才能装进将其送入太空的火箭中。
与在地球附近运行的哈勃太空望远镜不同,韦伯在太阳周围一个被称为第二拉格朗日点(L2)的特殊位置运行。这个点距地球约150万公里(近100万英里),大约是月球距离的四倍。在L2处,地球和太阳的引力共同作用,使韦伯保持在稳定位置。这个位置使韦伯远离地球的热量,这很重要,因为其仪器需要极度冷却才能探测微弱的红外光。韦伯从地球到达L2轨道大约花了30天。
使韦伯特别的一点是它用红外光观测宇宙,这是人眼看不见的一种光。红外光有时被称为"热辐射",因为温暖的物体会发出它。通过探测红外光,韦伯可以穿透新生恒星诞生的厚厚尘埃和气体云。它还可以看到非常遥远的星系,这些星系的光在宇宙膨胀过程中已被拉伸成红外波长。为了正常工作,韦伯的仪器必须冷却到约零下233摄氏度(零下387华氏度)。
自开始工作以来,詹姆斯·韦伯太空望远镜已经做出了许多令人兴奋的发现。它拍摄了有史以来最深邃、最清晰的遥远宇宙图像,展示了大爆炸后仅几亿年就已形成的星系。韦伯还研究了绕其他恒星运行的行星(称为系外行星)的大气层,并在其大气层中发现了二氧化碳和水蒸气等气体。它揭示了星云内部精细的细节,星云是恒星诞生的巨大气体和尘埃云。世界各地的科学家使用韦伯的数据来回答关于宇宙如何运作的重大问题。
建造詹姆斯·韦伯太空望远镜花了20多年,耗资约100亿美元。来自14个国家的数千名科学家和工程师共同设计和建造了它。最大的挑战之一是确保每个部件都能在太空中完美展开,因为没有办法将宇航员送到其遥远的轨道上修复它。团队一次又一次地测试每个部件,确保不会出任何问题。望远镜原本计划于2007年发射,但其复杂的设计导致了许多延误,最终于2021年升空。
哈勃太空望远镜于1990年发射,改变了我们对宇宙的认识,所以很多人想知道韦伯与之相比如何。哈勃主要观测可见光和一些紫外线,而韦伯专注于红外光,所以它们研究的是不同的东西。韦伯大得多的镜面收集的光大约是哈勃的六倍,使其能够看到更暗、更遥远的天体。这两台望远镜实际上协同工作,哈勃找到有趣的目标,韦伯再对其进行更详细的研究。哈勃在地球上方仅547公里处运行,而韦伯距地球近150万公里。
詹姆斯·韦伯太空望远镜正在帮助人类回答一些我们曾经提出的最大问题。通过回望第一批星系形成时的时光,它教导我们了解宇宙本身的历史。它对系外行星大气层的研究使我们离知道宇宙中其他地方是否存在生命更近了。韦伯激励着世界各地数百万人,展示了当各国为了共同的科学目标齐心协力时所能实现的成就。由于其精确发射节省的燃料,望远镜预计将在至少20年内继续做出发现。