哈勃望远镜“继任者”发射在即

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2021年12月21日 18:58 央视网

　　原标题：哈勃望远镜“继任者”发射在即

                               
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　　哈勃太空望远镜“继任者”詹姆斯·韦伯太空望远镜定于美国东部时间24日7时20分（北京时间20时20分）从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空，肩负起观测宇宙形成后最初出现的星系、搜寻地外生命迹象等重任。

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　　节日启程

　　据美联社报道，在发射延迟数年后，韦伯太空望远镜终于要踏上征途。由于发射日期刚好是年末传统节日前一天，前往现场观看发射的人会比预计的少。

　　韦伯望远镜是已建成性能最强大、也是造价最高的太空望远镜。它耗资约100亿美元，重7吨，主镜直径6.5米，由18片巨大六边形子镜构成；遮阳板面积相当于一个网球场。

                               
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　　美国国家航空航天局局长比尔·纳尔逊告诉美联社记者，韦伯望远镜由300多个部件构成，“任何一个出现故障，（发射那天）都会变成糟糕的一天”。

　　由于体型巨大，韦伯望远镜将以折叠状态发射升空。对研究人员而言，以遥控方式将进入太空的韦伯望远镜展开，使其每个部件完美就位，将是此次发射任务最具挑战性的环节。

                               
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　　韦伯望远镜的观测位置距地球约160万公里，大约4倍于地球和月亮之间距离，到达那里需耗时1个月。它将与地球同步环绕太阳运行，始终停留在地球夜面。

　　韦伯望远镜到达观测位置后，研究人员需再花费5个月对它开展各项检查，预计望远镜2022年6月底前可正式“上岗”。

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　　全新视角

　　韦伯望远镜主镜面集光区域比哈勃望远镜大6倍，且能在接近绝对零度（相当于零下273.2摄氏度）的环境中运行。

　　美国康奈尔大学卡尔·萨根研究所副所长妮科尔·刘易斯说，韦伯望远镜能观测到哈勃望远镜观测不到的目标，提供“令人惊叹的全新观测宇宙视角”。

　　与31岁“高龄”的哈勃望远镜不同，韦伯望远镜的观测位置太遥远，一旦发生故障，无法让宇航员前去维修。

　　哈勃望远镜的一个镜面缺陷在1990年升空后才暴露，导致传回图像模糊，后经宇航员修理才解决问题。

　　美国航天局2016年11月宣布，韦伯望远镜耗时约20年终于建成，当时准备在2018年10月发射。不过，由于预算以及望远镜本身缺陷等问题，发射日期几经推迟。

　　如今，望远镜再次准备发射。美国航天局副局长托马斯·楚比兴说，韦伯望远镜将发挥的作用值得为这一项目度过“一个个煎熬的不眠之夜”。

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美国韦伯太空望远镜华丽启程 中国发展如何呢？

2021年12月26日 08:40:10
来源：观察者网

【文/ 观察者网专栏作者 陈蓝】

今天，在经历十四年的不断延迟后，耗资100亿美元、有“鸽王”之称的詹姆士·韦伯太空望远镜终于成功发射升空。接下来，它将执行一系列高难度动作，展开天线、电池板、五层遮光罩、折叠式主镜和副镜。如果一切顺利，它将在30天后抵达150万公里外的目的地——日地第二拉格朗日点（以下简称日地L2点），然后开始在轨测试。明年六月，它才会正式工作。

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:50
美国韦伯太空望远镜华丽启程 中国发展如何呢？

2021年12月26日 08:40:10

                               
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图1：阿里安5型火箭发射韦伯太空望远镜（credit：NASA）

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:51
图1：阿里安5型火箭发射韦伯太空望远镜（credit：NASA）

                               
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图2：发射前的韦伯太空望远镜（credit：NASA）

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:51
图2：发射前的韦伯太空望远镜（credit：NASA）

韦伯太空望远镜有望成为天文史上一个新的里程碑。它6.5米口径的巨大主镜将用来收集来自最遥远宇宙的红外光线，拍摄令人震撼的深空照片，为我们解答宇宙起源、暗物质和暗能量的秘密。

毫无疑问，它是卓越的技术成就，也是1990年哈勃太空望远镜发射以来最受关注的太空望远镜。它不仅是口径最大的太空望远镜，也将成为有史以来看得最远的望远镜——能看到136亿光年外、诞生仅2亿年的早期宇宙景象。

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:51
韦伯太空望远镜有望成为天文史上一个新的里程碑。它6.5米口径的巨大主镜将用来收集来自最遥远宇宙的红外 ...

它极高精度的大口径折叠式铍制镀金主镜、网球场大小但单层厚度仅为0.025-0.05毫米的五层展开式遮光罩、保证主镜和红外仪器在零下220度工作的深度制冷系统和工作温差达450度的温控系统，在历史上都没有先例可循。它也将是人类发射到月球轨道以外最重的航天器（6.5吨）。它的延迟和这些巨大的技术挑战不无关系。媒体对此已经有大量报道，这里就不展开了。

我们不妨趁这个机会回顾一下太空望远镜的历史，然后遥想一下未来。对大家都关心的我国太空望远镜的状况，我也会做一番比较和展望。

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:51
它极高精度的大口径折叠式铍制镀金主镜、网球场大小但单层厚度仅为0.025-0.05毫米的五层展开式遮光罩、保 ...

将天文望远镜发射到没有大气干扰的太空中，最早是美国天文学家斯皮策于1946年提出的想法。但直到1968年12月，第一架真正意义上的光学太空望远镜“轨道天文台二号”（本文所述“光学太空望远镜”仅包括紫外、可见、红外光波段。伽马和X射线望远镜的结构和成像方式差异较大，缺乏可比性）才成功升空。

轨道天文台二号由NASA研制，主镜是一台采用斯瓦西成像系统的30.5厘米口径紫外波段望远镜。在四年多的工作期间（至1973年1月），它拍摄了大概1200个目标的紫外照片，包括行星、彗星、恒星、星团和星系等。它也采用了当时最先进的无线图像传输技术。它的多个后续任务都很成功，促使了哈勃望远镜的立项。

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:52
将天文望远镜发射到没有大气干扰的太空中，最早是美国天文学家斯皮策于1946年提出的想法。但直到1968年12 ...

                               
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图3：轨道天文台二号（credit：NASA）

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:53
图3：轨道天文台二号（credit：NASA）

无独有偶，苏联的第一架太空望远镜也是紫外波段的。“猎户座一号”望远镜安装在世界第一个空间站“礼炮一号”上发射升空。它的口径为28厘米，使用16毫米感光胶卷。礼炮一号仅有联盟11号机组在上面驻留了22天。由于联盟11号返回时的悲剧性事故（三名宇航员因飞船失压身亡），猎户座一号也随礼炮一号使命的结束而终结。

上世纪七八十年代，美、欧、俄发射了不少太空望远镜，覆盖红外、可见光、紫外、X和伽马等波段，但口径都不大（不超过一米），也没有特别瞩目的成就，因此不太为公众所知。

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:54
无独有偶，苏联的第一架太空望远镜也是紫外波段的。“猎户座一号”望远镜安装在世界第一个空间站“礼炮一 ...

1990年，随着哈勃太空望远镜的发射，NASA开始执行四个“大天文台”计划（另三个是康普顿伽马射线望远镜、钱德拉X射线望远镜、斯皮策红外望远镜），太空望远镜一下子变得家喻户晓。

最后是哈勃出尽风头，而其他三架望远镜一直默默无闻。这不是没有道理的，因为哈勃是当时口径最大的太空望远镜（口径2.4米，将当时太空望远镜口径纪录翻了几倍），还可以由航天飞机在轨维护。从第一次镜片缺陷的修复开始，每次航天飞机执行哈勃维修任务都会成为新闻热点。当然，超记录的投资（发射时21亿美元，后续100亿美元以上）和研制时间（12年），以及超长的寿命（31年）也是它成名的资本。

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:54
1990年，随着哈勃太空望远镜的发射，NASA开始执行四个“大天文台”计划（另三个是康普顿伽马射线望远镜、 ...

哈勃没有让人失望。三十多年来，它的观察对象囊括了家门口的太阳系天体直至130多亿光年外最遥远的星系。它的研究成果几乎改写了整个天文学。对公众来说，它让我们认识了“创生之柱”和“上帝之眼”等神秘而瑰丽的深空星云，更不用说极其震撼的哈勃超深场和极深场。它是当之无愧有史以来最成功的天文项目。它至今还在工作，辉煌还在继续。

                               
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图4：哈勃拍摄的创生之柱（M16鹰状星云的一部分）（credit：NASA/ESA）

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:54
哈勃没有让人失望。三十多年来，它的观察对象囊括了家门口的太阳系天体直至130多亿光年外最遥远的星系。 ...

                               
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图5：哈勃极深场（这张跨越10年拍摄、累计曝光时间达50天的照片显示了在2.2角分见方的视场中7000多个130多亿光年外的星系）（credit：NASA/ESA）

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:55
图5：哈勃极深场（这张跨越10年拍摄、累计曝光时间达50天的照片显示了在2.2角分见方的视场中7000多个130 ...

除了四大天文台计划，从上世纪1990年代至今，美国和欧洲还发射了四架口径一米以上的太空望远镜。其中欧洲航天局和NASA联合研制的赫歇尔红外望远镜口径达到了3.5米，超出哈勃却知名度不高。由于航天飞机的退役，这些望远镜都不具备在轨维护能力，寿命大大缩短。一旦发生故障就寿终正寝。韦伯也不例外。

下表是有史以来口径超一米、已经入轨（5台）和正在研制（4台）的太空望远镜指标比较。可见哈勃依然是角分辨率鹤立鸡群的深空利器。但进入中红外波段，它就只能抓瞎了。新研制望远镜的方向已经转向红外波段、大视场巡天和地外行星搜索。

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:55
除了四大天文台计划，从上世纪1990年代至今，美国和欧洲还发射了四架口径一米以上的太空望远镜。其中欧洲 ...

                               
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韦伯就是一台深入中红外波段的深空望远镜。由于宇宙膨胀带来的红移现象，很多遥远的深空天体发出的光线已经移到了红外波段。红外能捕捉到更多更遥远的天体。再加上日地L2点的优越环境，我们期望它能带来更为震撼的极深场照片，进一步揭示宇宙起源的秘密。

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:56
韦伯就是一台深入中红外波段的深空望远镜。由于宇宙膨胀带来的红移现象，很多遥远的深空天体发出的光线已 ...

那么韦伯之后，美欧和其他国家还有哪些大型太空望远镜计划？它们和前辈们相比有哪些进步？

美国正在研制的南希·罗曼望远镜是一台和哈勃同样口径、和韦伯同样工作在红外波段的太空望远镜。它的镜筒来自军方赠送，是冷战后多余的“锁眼”间谍卫星镜头。和哈勃不一样的是，它是一台大视场巡天望远镜。通俗地说，巡天望远镜是广角镜头，而哈勃和韦伯这类深空望远镜就是长焦镜头。巡天就是对天空进行大面积全覆盖的拍摄。一旦罗曼发现有意思的目标，就交给韦伯对准它进行更高分辨率的重点观察。

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:56
那么韦伯之后，美欧和其他国家还有哪些大型太空望远镜计划？它们和前辈们相比有哪些进步？美国正在研制的 ...

                               
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图6：罗曼太空望远镜

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:56
图6：罗曼太空望远镜

欧洲航天局也在研制一台红外巡天太空望远镜，名为欧几里得。但它的口径只有1.2米，总体指标也不如罗曼，又和罗曼同时运行在日地L2轨道，所以只能看作罗曼的补充。

至于其他国家，去年有个消息，日本和欧洲合作研制的SPICA（可译为角宿一或斯皮卡）红外望远镜（又是红外！）被正式取消。SPICA一开始雄心勃勃，口径3.5米，后来缩到1.8米，但还是没逃脱被抛弃的命运。日本的第一架大太空望远镜又回退成了“梦想”。