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哈勃退役后,韦伯来接班,身披金甲的韦伯望远镜缘何能看得更远?

时间:2022-07-05 04:32:46 来源:科普之家 作者:科学信仰 栏目:前沿 阅读:77

哈勃太空望远镜自从服役以来,可以说为人类的宇宙探索立下了汗马功劳,目前已经发现的最为遥远的星系GNZ11就是使用哈勃望远镜观测到的。

遗憾的是哈勃望远镜并不能永远漂浮在太空之中围绕地球运行,事实上它早就已经过了最初计划的服役年限。哈勃望远镜最初设计的使用寿命实际上只有5年而已,但现在哈勃已经服役近30年了,这么好用的东西,怎么能够舍得让它轻易退休呢?为了能够让哈勃持续运行在地球轨道,为人类的宇宙探索事业而服务,先后对其进行了5次维护大修以延长它的服役年限。不过无论再怎样维护,哈勃退役之日终究还是会来临,那么当哈勃退休之后,谁来接替它的工作呢?它的工作将会由身披金甲的詹姆斯韦伯太空望远镜来接手。

说詹姆斯韦伯太空望远镜身披金甲,这绝不仅是一个形容词,而是一句对事实的陈述。

请注意詹姆斯韦伯太空望远镜上由18个独立六边形所组成的主镜,是不是金光闪闪?这可不是涂了一层金色的涂料,而是实实在在的黄金。那么为什么要以黄金来打造太空望远镜的主镜呢?当然不是为了炫富。

我们上面说过了,哈勃太空望远镜所观测到的最遥远的星系是GNZ11,这个原始的星系与地球的距离大约为320亿光年,而这也是哈勃太空望远镜所能够看到的极限。等等,可观测宇宙的半径不是465亿光年吗?在465亿光年范围内的星系所发出的光,理论上都能够到达地球,为什么320亿光年就成为了哈勃太空望远镜的观测极限呢?因为哈勃是一台可见光望远镜。

哈勃是可见光望远镜,而星系所发出的光不就是可见光吗?为什么哈勃望远镜无法看得更远?星系所发出的光芒的确是可见光,但这只是在一开始,有一点是我们所不能忽略的,那就是宇宙一直在膨胀。

宇宙空间的膨胀是不间断的,而遥远星系所发出的光芒在向地球前进的过程中,会因为宇宙空间的膨胀而被拉长,随着波长不断地被拉伸,可见光会慢慢变为不可见的红外线,这种现象就被称之为天体红移。320亿光年以外的星系所发出的光在到达地球时虽然已经被拉长,但仍然可见,但更远距离星系所发出的光就会彻底变为不可见的红外线,所以哈勃作为一台可见光望远镜就无法看到它们了。而未来将会升空的詹姆斯韦伯太空望远镜并不是一台可见光望远镜,而是一台红外线观测望远镜,它可以看到不可见的红外线。

之所以使用黄金来打造詹姆斯韦伯太空望远镜的主镜就是因为黄金能够很好地反射红外线。

那么这样一个身披金甲的太空望远镜一定造价不菲吧?的确如此,詹姆斯韦伯太空望远镜最初的预算就达到了10亿美元,之后在开发制造过程中预算不断增加,至今为止已经增加了10倍,也就是100亿美元。

与预算不断攀升相对应的是升空时间的不断推迟,为什么詹姆斯韦伯太空望远镜迟迟不能升空呢?因为作为一个红外线探测望远镜,韦伯不能像哈勃那样在地球轨道上运行,因为红外线探测器对于热源是非常敏感的,而地球太热了,所以它要离地球远一点,它将最终被发射到距离地球150万公里的地方,并且与地球同步围绕太阳运行,这样地球就成为了微波望远镜天然的遮光板。

这与韦伯望远镜迟迟不能升空有什么关系呢?

当然有关系了,哈勃望远镜出了问题,我们可以对其进行维修,但韦伯在距离地球150万公里的地方,人类没有能力发射载人航天器去这么远的地方,所以韦伯一旦发射出去就成了一个一次性物品,所以在发射之前一定要确保万无一失,所以就必须反复调试,以便达到绝对完美的程度,否则万一出了问题,这100亿美元就算是打了水漂了。

相比口径只有2.4米的哈勃可见光望远镜而言,主直径达到了6.5米的韦伯望远镜将会带给我们怎样的惊喜呢?人类期望利用这台比哈勃看得更远的望远镜去寻找宇宙诞生后的第一个星系,去更深入的了解星系的生成及演化过程,同时也希望能够在宇宙中找到更多的类地行星。这些目的能否最终实现,让我们拭目以待吧。

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