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韦伯望远镜的优势在哪?近期任务已确定,会有令人震撼的发现吗?

常驻编辑 科普中国 2022-05-31 韦伯   望远镜   摄氏度   外行   恒星   行星   宇宙   温度   地球   近期   距离   优势   发现

备受瞩目几十年的哈勃空间望远镜(后面简称“哈勃”)近期遭到了冷落,人们的目光都转移到空间望远镜的“新贵”韦伯望远镜(后面简称“韦伯”)上了。我们不能因为“哈勃”年老色衰,就喜新厌旧,忘记她为人类宇宙探索立下的奇功哦。WqY拜客生活常识网

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那么,“哈勃”与“韦伯”到底有什么不同,后起之秀“韦伯”的强势又在哪儿呢?WqY拜客生活常识网

简单地说,这两台望远镜的区别集中在三个方面:

首先,观测的方式不一样。“哈勃”主要采用可见光和紫外光观测,波长介于200纳米到2.4微米之间;而“韦伯”观测波长在600纳米到28微米之间,主要在红外波段观测。红外线是不可见光,穿透云雾能力强,能够观测到更远更清晰的图像。WqY拜客生活常识网

其次,主镜口大小不一样。“韦伯”主镜口为6.5米,是“哈勃”的2.7倍;“韦伯”的聚光能力是“哈勃”的6倍以上。因此“韦伯”能够看到比“哈勃”更暗更远的天体,“哈勃”能看到星等30等的天体,最远看到了134亿光年;理论上“韦伯”能够看到138亿光年,比“哈勃”推进了4亿光年,可以看到宇宙大爆炸刚开始的婴儿宇宙。WqY拜客生活常识网

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再次,轨道高度不一样。“哈勃”是在近地轨道,距离地球只有575公里;而“韦伯”定位在L2拉格朗日点,距离地球150万公里。因此,它们一个是围绕着地球转的地球卫星,一个是围绕着太阳转的太阳卫星,层次完全不一样,相对“哈勃”,“韦伯”远离地球等天体,环境更宁静,没有大气湍流干扰。WqY拜客生活常识网

当然,“韦伯”也有不如“哈勃”的地方,如距离太远,无法维护,因此必须一次成功,如有问题就前功尽弃;而哈勃刚发送上天就出了问题,由于其在近地轨道,曾经派出航天飞机和宇航员多次进行维护,否则不可能取得现在的成就。WqY拜客生活常识网

在造价上,“韦伯”发射时就已经花费了100亿美元,是“哈勃”包括这么多年来制造、运行和维护费用总和的5倍。“韦伯”保证万无一失,一再推迟发射修正,设计建造时间花费了25年;“哈勃”的服役期限已经达到了22年,“韦伯”的计划服役期只有10年。WqY拜客生活常识网

“韦伯”计划服役期10年,而哈勃已经服役了22年。WqY拜客生活常识网

韦伯望远镜已经看到了什么?

总体上,韦伯望远镜才刚刚调试完成。因为采用红外波段来观测远方天体,要求环境条件非常苛刻,周围不能有任何热源辐射,望远镜本身环境温度要降到接近绝对零度。WqY拜客生活常识网

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绝对零度一般称为0 K,用摄氏度表示为-273.15 。只要温度高于绝对零度的物体,都会发出红外线。因此,“韦伯”才必须运行在远离地球没有或极少热辐射干扰的空间,望远镜本身还要用自带的液氦降温。WqY拜客生活常识网

为了阻挡太阳的光辐射,“韦伯”配置了一个巨大的遮阳伞,打开有一个网球场大小,“韦伯”主镜和重要仪器就躲在遮阳伞的阴影中,永远在寒冷的暗处窥视着宇宙。“韦伯”的主镜温度要降到零下223摄氏度以下,近红外仪温度要降到零下233摄氏度以下,中红外仪要冷却到零下266摄氏度以下。WqY拜客生活常识网

而发射时,为了将庞大的望远镜装进狭小的火箭头部,整个望远镜的主镜和遮阳伞都要折叠起来,在快要到达目的地时才缓缓打开,打开后要对镜片焦距进行重新调校,这样就需要一定的时间。WqY拜客生活常识网

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“韦伯”是当地时间2021年12月25日13时15分在法属某基地发射升空的,一个月后到达了预定的L2拉格朗日点,并完成了打开主镜、遮阳板,照了第一张照片。当NASA在2月12日公布这张照片时,曾令许多人大失所望。WqY拜客生活常识网

这张图片上有模模糊糊的18个星光,NASA宣称这是“韦伯”耗时25个小时,拍摄了1500多张照片合成的。这只是一颗叫HD 84406的恒星照片,只不过是“韦伯”主镜的18片六角小镜各自为政拍摄出来的不同角度图像,因为这18片小镜片刚刚伸展开来,还没有对焦。

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