哈勃望远镜“继任者”发射在即

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:15
由于对红外波长做了优化，韦伯望远镜有更长的波长覆盖，灵敏度也大大提高，可以补充和扩展哈勃望远镜的发 ...

韦伯的主要目标之一是探测宇宙中最早一批恒星的形成。但它到底能看多远？NASA曾对这一问题作出回应：宇宙已有138亿年历史，而第一批星系发出的光已经传播了136亿年。

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:15
韦伯的主要目标之一是探测宇宙中最早一批恒星的形成。但它到底能看多远？NASA曾对这一问题作出回应：宇宙 ...

这意味着，韦伯望远镜或许能观测到那时候宇宙的“模样”。

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:16
这意味着，韦伯望远镜或许能观测到那时候宇宙的“模样”。

18面镀金六边形镜片组成，工作温度-223°C以下

韦伯望远镜造型奇特，由18面可展开的镀金六边形镜片组成。之所以镀金是为了优化望远镜对红外线的反射。NASA说，韦伯望远镜涂了48.25克黄金，相当于一个高尔夫球的质量。实际上，黄金镀层之上还涂了一层薄薄的非晶态SiO2来保护黄金。

韦伯和哈勃的主镜对比

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:16
18面镀金六边形镜片组成，工作温度-223°C以下

韦伯望远镜造型奇特，由18面可展开的镀金六边形镜片组 ...

望远镜的主镜直径6.5米，是哈勃太空望远镜的2.7倍，聚光能力更强，视场更大。但韦伯的质量约6500千克，只有哈勃望远镜质量的一半多一点。

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:17
望远镜的主镜直径6.5米，是哈勃太空望远镜的2.7倍，聚光能力更强，视场更大。但韦伯的质量约6500千克，只 ...

韦伯望远镜发射后任务寿命不少于5年半，目标是拥有超过10年的寿命。其配置的科学仪器有近红外相机（NIRCam）、近红外光谱仪（NIRSpec）、中红外仪器（MIRI）、精准制导传感器/近红外成像和无缝摄谱仪（FGS-NIRISS），这些仪器将捕捉天体的图像和光谱。

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:18
韦伯望远镜发射后任务寿命不少于5年半，目标是拥有超过10年的寿命。其配置的科学仪器有近红外相机（NIRCa ...

由于对红外波长进行了优化，韦伯望远镜有更长的波长覆盖，灵敏度也大大提高，可以补充和扩展哈勃望远镜的发现。尽管哈勃也有红外观测能力，但它主要用光学和紫外波长来观测宇宙。

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:18
由于对红外波长进行了优化，韦伯望远镜有更长的波长覆盖，灵敏度也大大提高，可以补充和扩展哈勃望远镜的 ...

宇宙在不断膨胀，那些早期恒星和星系正在快速远离我们，产生红移效应：它们发射的光都已经转移到了波长较长的红外线波段。

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:18
宇宙在不断膨胀，那些早期恒星和星系正在快速远离我们，产生红移效应：它们发射的光都已经转移到了波长较 ...

这使得韦伯望远镜能接收这些早期星系发射的红外光，回溯更遥远的时间，找到在早期宇宙中形成的第一批星系，也可以观测今天恒星和行星系形成的尘埃云内部，研究恒星和行星的形成。这是因为刚刚形成的恒星和行星隐藏在吸收可见光的尘埃茧后面，但红外光可以穿透并揭示里面的情况。

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:18
这使得韦伯望远镜能接收这些早期星系发射的红外光，回溯更遥远的时间，找到在早期宇宙中形成的第一批星系 ...

韦伯望远镜将在距离地球150万公里的日地拉格朗日L2点对宇宙进行持续观测

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:19
韦伯望远镜将在距离地球150万公里的日地拉格朗日L2点对宇宙进行持续观测

韦伯望远镜将在距离地球150万公里的日地拉格朗日L2点（太阳和地球之间的引力平衡点）绕太阳运行。比起在570公里轨道高度绕地球运行的哈勃望远镜，它需要保持极低的工作温度、稳定的指向和更高的观测效率。

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:19
韦伯望远镜将在距离地球150万公里的日地拉格朗日L2点（太阳和地球之间的引力平衡点）绕太阳运行。比起在5 ...

由于韦伯主要观测来自遥远天体的红外光，而红外线是一种热辐射，就连望远镜也会发出红外线。为了避免来自望远镜的辐射淹没非常微弱的天文信号，望远镜和仪器温度必须极低。

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:19
由于韦伯主要观测来自遥远天体的红外光，而红外线是一种热辐射，就连望远镜也会发出红外线。为了避免来自 ...

这时候遮阳板就派上用场了。韦伯望远镜的五层可展开遮阳板长22米，宽12米，有一个网球场那么大。在日地拉格朗日L2点这个特殊的位置，遮阳板能一直阻挡来自太阳、地球和月球的光线，这里寒冷而稳定的温度能让韦伯望远镜开展非常灵敏的红外观测。

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:19
这时候遮阳板就派上用场了。韦伯望远镜的五层可展开遮阳板长22米，宽12米，有一个网球场那么大。在日地拉 ...

NASA介绍，实际上，韦伯的工作温度在-223°C以下，而其中的中红外仪器（MIRI）更是要使用制冷系统，在-266° C的温度下工作。

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:20
NASA介绍，实际上，韦伯的工作温度在-223°C以下，而其中的中红外仪器（MIRI）更是要使用制冷系统，在-26 ...

造价百亿美元，探索宇宙的神秘结构和起源

1990年发射升空的哈勃太空望远镜已经观测宇宙30多年，远远超出了它的原定退役年限。

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:20
造价百亿美元，探索宇宙的神秘结构和起源

1990年发射升空的哈勃太空望远镜已经观测宇宙30多年，远远超 ...

作为哈勃的继任者，韦伯望远镜项目于上世纪90年代启动，原名“下一代太空望远镜”，后来为了纪念领导阿波罗登月计划的NASA第二任局长詹姆斯·E·韦伯（James E. Webb）而更名为詹姆斯·韦伯太空望远镜。

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:21
作为哈勃的继任者，韦伯望远镜项目于上世纪90年代启动，原名“下一代太空望远镜”，后来为了纪念领导阿波 ...

韦伯和哈勃的尺寸

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:21
韦伯和哈勃的尺寸

1995年，由天文物学家们组成的委员会向当时的NASA执行长丹尼尔·戈丁提交了一份关于这个继任望远镜的设计建议，立马引起了戈丁的兴趣。

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:22
1995年，由天文物学家们组成的委员会向当时的NASA执行长丹尼尔·戈丁提交了一份关于这个继任望远镜的设计 ...

但当时戈丁在科研方面致力于推行“更快、更好、更廉价”的改革，对望远镜的设计进行了一系列具有风险的变动，直到1999年NASA接连损失广角红外探测望远镜、火星气候轨道器和火星极地着陆者，韦伯望远镜才恢复传统设计，但这也导致它的预算突破10亿美元。

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:22
但当时戈丁在科研方面致力于推行“更快、更好、更廉价”的改革，对望远镜的设计进行了一系列具有风险的变 ...

来自各个国家、各个机构的科学家们纷纷参与这个项目，不断增加韦伯望远镜的复杂性。它也成了美国天文学界2001年制定的“十年计划”重头戏，当时天文学家们毫不怀疑韦伯望远镜的如期竣工。但现实却是惨遭“打脸”。

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:22
来自各个国家、各个机构的科学家们纷纷参与这个项目，不断增加韦伯望远镜的复杂性。它也成了美国天文学界 ...

2010年，《自然》将韦伯望远镜比喻为“The telescope that ate astronomy（吃掉天文学的望远镜）”。20多年间，韦伯望远镜也确实如“饕餮”般源源不断地吞噬美国天文学的经费和资源，从一开始的5亿到10亿一路飙升到了88亿美元，如今造价约100亿美元，是NASA历史上最复杂、最昂贵的天文项目。