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[腾讯科技]耗资96亿美元的韦伯太空望远镜进入最后冲刺 明年发射升空( 二 )


“更好地理解地球的一个方法是找到其他地方 ， 并弄清楚它们是如何工作的 ， ”马瑟说 。 “我们仍然能够找到我们地质历史的痕迹 ， 但那只告诉你一个故事 。 所以如果你能说 ， 金星变成温室之前是什么样的？或者火星变干涸之前是什么样的？然后它会给你一些提示 ， 告诉你在地球上需要做些什么来保护环境 。 这些地方是理解问题的微型实验室 。 ”
空前的挑战
当工程师们在1996年开始谋划韦伯太空望远镜时 ， 他们需要使用10种当时尚不存在的技术 。 其中包括一面直径为6.5米的大型反射镜 ， 它必须被切分成18个独立的部分 ， 但作为一个整体工作 ， 以及五个网球场大小的遮阳篷 ， 以阻挡太阳的辐射并将望远镜的温度降至超级寒冷的温度 。
整个太空望远镜必须折叠起来 ， 以适合直径大约5米的阿丽亚娜火箭整流罩 ， 并按照程序在160万公里之外展开设备 。 它还需要比以前的探测器更灵敏的新一代探测器 。
观察数十亿光年以外的天体需要一面足够大的镜子来收集非常微弱的物体发出的光线 。 韦伯太空望远镜反射镜的大小相当于七个哈勃太空望远镜的反射镜 ， 可以看到比现在的地面和太空望远镜暗几百倍的物体 。
“哈勃望远镜重11吨 ， 有一个直径2.4米的反射镜 ， 韦伯望远镜重量为6.35吨 ， 有直径6.5米的反射镜 ， ”魏罗斌说 。 “所以我们用一半的重量将光学元件的收集面积扩大了7倍 ， 使之适合发射的火箭 。 ”
镜子不是由更重的玻璃制成 ， 而是由铍制成 ， 铍是一种稀有金属 ， 比钢更坚固 ， 但比铝更轻 。 然后它被涂上一层薄薄的24K金 ， 反射98%的红外光 。 “这是一对黄金结婚戒指 ， ”戈达德韦伯太空望远镜项目经理比尔·欧克斯说 。
据悉 ， 韦伯望远镜的主镜将红外光聚焦到副镜上 ， 副镜将红外光反射回镜后的四个科学仪器 ， 分析红外波长的范围 ， 将信息数字化 ， 并将其传输回地球 。 其中一种仪器 ， 近红外光谱仪 ， 装有数千个特别设计的可编程微型快门 ， 光圈只有几根头发那么大 。 “百叶窗”装置可以更好地减少入射光的量 ， 并实现同步观测 。
“其他光谱仪器以前也曾在太空飞行过 ， 但没有一种能够同时对多达100个物体进行高分辨率观察 ， ”欧克斯说 。 "这意味着更多的科学研究可以在更短的时间内完成."
保持低温
韦伯太空望远镜仪器将测量近红外到中红外光谱 ， 波长为0.6到28微米 ， 分别与红色和微波的颜色相近 。 红外线使我们能够看到宇宙的更深处(因此 ， 可以追溯到更远的时间) ， 因为宇宙正在膨胀 ， 产生了红移效应 。 远离我们的物体发出较长的电磁波长 ， 出现在光谱的红色和红外部分 。
为了确定系外行星大气的化学成分 ， 当行星穿过它们的路径时 ， 星载光谱仪将测量来自母星的红外光波动——对应于不同的元素 。
由于红外相机对辐射(即光和热)更敏感 ， 望远镜必须离太阳及其在地球和月球上的反射光足够远 ， 并且有一个遮挡太阳光线的防护罩 ， 使望远镜足够冷 ， 以避免来自望远镜的红外辐射的干扰 。
魏罗斌说:“在寒冷的一面 ， 光学系统在摄氏零下233度度运行 ， 因为那里是他们收集红外光的地方 。 热端 ， 即类似公共汽车设备所在的位置 ， 阳光灿烂 ， 达到摄氏85度 。 因此 ， 我们制造了几乎300多度的摄氏温度差 。 有趣的是 ， 如果那是防晒霜 ， 那将是100万SPF的防晒霜 。 ”
低温冷却器将科学仪器进一步冷却到摄氏零下266度 。 欧克斯说:“这些探测器非常敏感 ， 我们实际上不得不把它冷却到比我们能被动做到的温度还要低的温度 。 ”
“兔女郎套装”
像火星2020探测器一样 ， 韦伯太空望远镜的建造需要一个没有微粒的洁净车间原始条件 。 工程师们穿着“兔女郎套装”——白色聚酯连身衣、短靴、兜帽、手术口罩和乳胶手套 。


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