具有里程碑意義的韋伯天文臺現在正式成為望遠鏡

該天文臺已完美展開其鏡片和遮陽罩——儘管在科學研究開始之前還需要更多步驟

James Webb Space Telescope

這張藝術家構想的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在太空中的影像展示了其所有主要部件完全展開的狀態。該望遠鏡被摺疊起來以適應其發射載具,然後在發射後的兩週內緩慢展開。

經過數天緊張的展開和各種部件的咔噠聲就位,有史以來發射的規模最大、最精密的太空望遠鏡現已完成。

1月8日,美國國家航空航天局(NASA)的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡緩慢地將其18個六邊形鏡片中的最後3個擺放到位,將它們鎖定在一起,形成一個6.5米寬的鍍金宇宙之眼。 此舉為基本上完美的為期兩週的工程操作畫上了句號——這是自該望遠鏡聖誕節當天發射以來,太空中嘗試過的最複雜的天文部署。

美國宇航局華盛頓特區天體物理學部主任保羅·赫茲說:“韋伯的部署堪稱完美。”


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歐洲航天局韋伯專案科學家安東內拉·諾塔說:“我感到非常欣喜若狂。” “當我們觀看這臺宏偉的機器準備探索宇宙時,我們現在都是歷史的一部分。”

耗資100億美元的天文臺仍然面臨許多重要任務,例如對齊其鏡片並校準其4個科學儀器。 但它已經完成了風險最高的工程操作,沒有這些操作,它將無法執行。 這些操作包括展開一個風箏形、網球場大小的遮陽罩,以阻擋太陽的熱量照射望遠鏡,以及定位其主鏡和副鏡以捕獲來自恆星、星系和其他宇宙物體的光線

光子現在在韋伯的鏡片之間彈射,使其成為一個可操作的天文臺。 美國宇航局韋伯專案經理比爾·奧克斯在1月5日從馬里蘭州巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所任務控制中心進行的網路直播中說:“這令人難以置信。” “我們真的有一臺望遠鏡了。”

平穩的動作

韋伯從法屬蓋亞那庫魯的歐洲航天發射場發射升空,目前距離地球超過一百萬公里。 它應該在1月23日到達其最終目的地,即太空中稱為L2的引力穩定點。 從那裡,它將研究天文現象,例如宇宙中最遙遠的星系、包裹在塵埃中的新生恆星以及太陽系外行星的大氣層。

與它的前輩哈勃太空望遠鏡不同,韋伯探測紅外波長的光。 這使其能夠窺視以前未探索的領域,但也要求它在極低的溫度下工作,以便它可以發現來自遙遠宇宙的微弱熱訊號。 韋伯的遮陽罩對於實現這種低溫至關重要。

這就是為什麼許多科學家最擔心開啟它並將其拉伸到位。 發射後,韋伯必須展開兩個裝有遮陽罩的矩形托盤,展開其保護罩,將其拉成風箏形狀,最後拉緊其五層薄紗層。 這個過程已經在地球上的實驗室中進行了多次測試,但從未在太空零重力環境下進行過,這可能會帶來意想不到的問題。

赫茲說:“我認為我只是擔心部署一些又大又軟的東西。” 他補充說,沒有其他太空天文臺擁有這樣的遮陽罩,因此它是“新的且不熟悉的”。

任何一個步驟都可能發生災難性的失敗,但沒有一個失敗。 韋伯在1月4日將其最後一層遮陽罩拉到正確的張力。“當時有很多喜悅——很多解脫,”設計和製造遮陽罩的諾斯羅普·格魯曼公司位於加利福尼亞州雷東多海灘的工程師希拉里·斯托克說。 赫茲說,在那之後,他不再緊張了。

但其他科學家一直很焦慮,直到第二天,韋伯部署了它的副鏡。 這個過程包括將一個巨大的鉸接三腳架伸出到望遠鏡主鏡的前面,以將其74釐米寬的副鏡鎖定到位。 光線從凹面主鏡反射並照射到凸面副鏡上,副鏡聚焦光線並將其送回透過主鏡上的一個小孔,進入科學儀器進行分析。 一旦副鏡部署完畢,韋伯在定義上就成為了一臺可操作的望遠鏡。

現在冷卻

最後一個主要步驟發生在美東時間1月8日上午10:29,當時主鏡的最後一片鏡片擺放到位。 那個鏡子非常大,以至於像遮陽罩一樣,它必須摺疊起來才能發射,以便安裝在將它送入太空的阿麗亞娜5號火箭的頂部。

過去兩週的其他成功部署包括擺出一個散熱器,該散熱器將把多餘的熱量從望遠鏡的科學儀器中排出,並將其排放到太空中。

接下來,韋伯將開始調整主鏡18個鏡片的位置,以對齊它們,從而正確聚焦它們收集的光線。 望遠鏡也在繼續冷卻,朝著其約零上 40 °C 或 –233 °C 的工作溫度冷卻。 目前,在遮陽罩後面的冷側,溫度接近 –200 °C。

在韋伯大約兩週後到達L2後,它還需要大約五個月的設定才能開始返回科學成果。 諾塔說:“我迫不及待地想看到第一批資料。”

韋伯花了三十年的時間開發,並多次蠶食了美國宇航局的預算。 歐洲和加拿大航天局也是該專案的合作伙伴。

本文經許可轉載,並於2022年1月8日首次發表

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