詹姆斯·韋伯太空望遠鏡已成功展開其網球場大小的遮陽罩的所有五層,這是望遠鏡進行科學觀測的先決條件,也是其風險部署中最令人緊張的部分。
這個充滿挑戰的過程需要小心地張緊精巧的遮陽罩結構的五層薄如髮絲的薄膜,今天(1月4日)取得了圓滿成功。它的完成給參與該專案三十年開發的數千名工程師以及世界各地無數熱切期待韋伯突破性觀測的科學家帶來了巨大的安慰。
“昨天,我們認為我們無法完成前三層,”詹姆斯·韋伯太空望遠鏡天文臺的經理基思·帕裡什在今天部署期間的NASA現場網路直播中說。“但是團隊完美地執行了一切。我們昨天只計劃做一層,但進展非常順利。他們說,嘿,我們可以繼續嗎?我們幾乎不得不稍微阻止他們一下。”
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今天,使用複雜的電纜和電機系統拉動鑽石形遮陽罩的角部,實現了為遮陽罩的每五層確保適當的張力。
遮陽罩的鑽石形層的精細收緊工作於週一(1月3日)開始。NASA最初預計每一層需要一天時間,但在第一天結束時,三層已成功張緊,最後兩層在週二(1月4日)張緊。
第四層成功部署於美國東部時間上午10:23(格林威治標準時間1523)得到確認,當時望遠鏡在距離地球約546,000英里(879,000公里)的地方巡航。最後一層,第五層,於美國東部時間下午12:09(格林威治標準時間1709)張緊,控制團隊為此歡呼雀躍。
“這是一個非常重要的時刻,我只想祝賀整個團隊,”在確認第五層完成後,可以在網路直播中聽到一位運營經理說。“我們還有很多工作要做,但遮陽罩的部署確實非常非常重要。”
這次遮陽罩部署在地球上進行了徹底的測試,但即使是最先進的測試實驗室也無法完全模擬外太空中的失重和其他因素的影響。如果出現任何問題,整個任務(耗資100億美元,耗時約三十年建造)都可能處於危險之中。
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡旨在研究宇宙的紅外波長,因此必須極其寒冷,其靈敏探測器才能按設計工作。
由於韋伯觀測的是紅外光或熱,因此必須保持在極低的溫度下,以防止韋伯自身的熱量掩蓋其觀測結果。透過反射來自太陽的輻射和地球的熱量,遮陽罩使韋伯保持完美低溫。
最終目標是探測來自最遙遠的恆星和星系(即在大爆炸後的最初數億年中照亮黑暗宇宙的那些星系)的極其微弱的光,韋伯的探測器需要極其靈敏。來自望遠鏡的任何熱量都會使這些探測器眼花繚亂,並使微弱的珍貴訊號黯然失色。
“我們每層下降約100華氏度(55攝氏度),”帕裡什說。“在熱側和我在天文臺最冷的溫度(儀器探測器)之間,我們得到了大約600華氏度(330攝氏度)的溫差,儀器探測器在零下400華氏度(零下235攝氏度)左右執行,”他補充道。
克服一切障礙
這項具有挑戰性的操作是在地球上的人們與最近發現的奧密克戎變體帶來的新一波 COVID-19 病毒作鬥爭時進行的,這迫使許多團隊成員進入隔離狀態。
“挑戰之一是那些為此工作了很長時間的人,我們不得不隔離他們,”帕裡什說。“幸運的是,在這個時代,我們可以將他們連線到我們的操作迴路中,他們可以從任何地方遠端幫助我們。”
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡正前往所謂的地球-太陽拉格朗日點 2 (L2),距離地球約 930,000 英里(150 萬公里)。L2 是太陽和地球之間五個點之一,在這五個點上,兩個天體的引力相互作用使物體相對於這兩個天體保持穩定位置。因此,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將繞太陽執行,永久與地球對齊,躲避恆星的炙熱光線。
隨著遮陽罩現在完全展開和張緊,操作團隊將繼續進行望遠鏡二級反射鏡的部署。
帕裡什說:“從今天晚上開始,我們將啟動一些加熱器,開始加熱實際部署二級反射鏡系統的電機。”“我們將加熱它,然後繼續進行下一步。”
韋伯將在 1 月底到達 L2。一旦望遠鏡到達,它將完全展開,包括其 21 英尺 4 英寸寬(6.5 米)的主鏡,由於其尺寸過大,主鏡也必須摺疊起來才能發射。
主鏡的 18 個鍍金六邊形鏡片將需要 100 天才能冷卻到其工作溫度。只有在那之後,它們才會被仔細對齊,以便它們之間的接縫完全平滑,從而使天文學家能夠拍攝最遙遠宇宙的清晰影像。有史以來建造的最複雜、最昂貴的太空天文臺的第一批影像預計將在 2022 年夏季釋出。
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