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宇宙|天文学的又一次进步，詹姆斯韦伯将如何引导我们洞察宇宙与科学( 二 )


复杂的多结构融合 到这里我们还只说了主镜 ， 其实运行JWST还需要极其严苛的条件 。 JWST必须在大约零下230摄氏度的温度下才能工作 ， 因为JWST是一个红外望远镜 ， 科学仪器的红外辐射不能压过被观察星体的微弱光谱信号 。 所以未来JWST将在第二拉格朗日点工作 ， 距离地球有150万公里 ， 这也是为了远离太阳 。
宇宙|天文学的又一次进步，詹姆斯韦伯将如何引导我们洞察宇宙与科学
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JWST望远镜结构包括主镜背板总成、主背板支撑夹具和将望远镜从航天器上提离的可展开塔式结构 ， 顶部的三个臂合在一起形成一个环 ， 18个分镜将位于该环中
这么说来 ， JWST还是一个怕热的太空望远镜 ， 为了让JWST温度保持在零下230摄氏度 ， 工程师们还为JWST安装了五层遮光罩 。 为什么遮光罩是五层而不是一层呢？其实中部的空余区可以给热量以缓冲时间 ， 配合每一层表面的特殊涂层 ， 可以保证最内层温度低于零下214摄氏度 ， 最外层温度低于零下110摄氏度 。
有了足够的运行环境和复合式主镜 ， 评价一个好的太空望远镜项目还有一个标准 ， 那就是它的科学仪器 。 首先我们要介绍MIRI中红外仪器 ， 这是JWST上唯一能够观察中红外光光谱的仪器 。 它具有空前的灵敏度 ， 比任何现有的中红外太空望远镜高几个数量级 。 而近红外光谱仪NIRSpec也可以发挥不同的作用 ， NIRSpec可以研究遥远星系中恒星形成的化学丰度 ， 追溯其大气化学元素的产生 。
宇宙|天文学的又一次进步，詹姆斯韦伯将如何引导我们洞察宇宙与科学
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【宇宙|天文学的又一次进步，詹姆斯韦伯将如何引导我们洞察宇宙与科学】

这是一张热真空室的俯视图 ， 工程师们已经准备好将詹姆斯韦伯太空望远镜的集成科学仪器模块放下去了 ， 接下来这四套科学仪器将在这里进行最终的低温测试
除此之外JWST还有另外两套科学仪器 ， 分别是近红外摄像机NIRCam和无狭缝光谱仪NIRISS 。 我们先来看NIRCam ， 它可以成像和研究遥远宇宙中微弱物体的星光 ， NIRCam还可以检测由于暗物质引起的引力透镜现象 。 第四套科学仪器是无狭缝光谱仪NIRISS 。 NIRISS拥有无缝隙光谱模式 ， 在这个模式下它可以获取大视野内所有物体的光谱 ， 也就是我们经常说到的宇宙超深场的类似照片 。
其实单独讲解这四套科学仪器如何协同工作 ， 洞察宇宙奥秘就可以讲好一段时间 ， 不过其实科学仪器也只是JWST的一部分 。 纵观整个JWST ， 为了能够稳定并协同四套科学仪器指向星系 ， JWST还配备了精细制导传感器和更多的子系统等等 ， 这使得JWST的指向功能可以精确到头发的1万分之1 。
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一名工程师正在努力将第一个六边形镜安装到詹姆斯韦伯太空望远镜的主镜镜架上 ， 在安装之后 ， 工程师还需要多次测试 ， 确认镜结构是否已经安装完毕
在2021年 ， 科学家们将使用阿丽亚娜五号火箭运载JWST ， 阿丽亚娜五号火箭是世界上最安全的火箭之一 。 不过由于JWST的主镜直径太大 ， 所以JWST在发射之前还需要进行折叠 ， 折叠之后的JWST才可以发射 。 到达第二拉格朗日点之后 ， JWST还需要一个月的时间才可以打开 。 这一个月令人激动 ， 因为等了这么多年了 ， 就剩下这一个月了 。
未来的太空望远镜 JWST可以帮助我们观察银河系的恒星形成区域 ， 还可以洞察宇宙深处诞生的第一批恒星和星系发出的光 ， JWST也许还可以揭秘现代宇宙学理论最重要的问题——暗物质与暗能量 ， 这些科学数据都将改变人类的宇宙观 。 看到哈勃与詹姆斯韦伯太空望远镜 ， 我总是感叹科学技术的进步 ， 我们从未停止探索宇宙 ， 但是随着科学技术的进步 ， 我们探索的方式也总是在发生着变化 。


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