美国花100亿美元打造了一个望远镜,年底发射,目的是寻找宇宙的边界



美国花100亿美元打造了一个望远镜,年底发射,目的是寻找宇宙的边界

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这几年内 , 詹姆斯韦伯项目组开了无数次新闻发布会 , 而所有的新闻发布会如果总结为15个字的话 , 总是下面这五个部分:大家好 , 有进展 , 要延期 , 没钱了 , 快打钱 。 当然 , NASA出现罕见的慎之又慎也有几个重要原因:它是人类有史以来最高大上的太空望远镜!


它的最核心任务是:寻找宇宙的边界 , 也就是宇宙最初期大爆炸后残留的微波背景辐射 。 它是目前仅次于阿波罗登月、航天飞机、国际空间站和GPS项目的美国/人类第五大航天项目 , 且它只有一个航天器 , 造价已经逼近100亿美元;比起之前这四个任务数十次到数百次发射分摊风险 , 但依然存在不可避免的发射失败 , 对詹姆斯韦伯而言基本意味着必须成功 , 否则就亏的太大了 。 而且它飞在距离地球过远的位置 , 最远是月球距离地球的近四倍 , 出现问题是不可能营救的 。


由于理论上说它任何一个部件都会辐射出红外信号产生干扰 , 所以这个望远镜必须温度极低以减少影响 , 低到接近绝对温度(-273摄氏度)的零下220度 。 同时为了最大限度的收集红外信息 , 就需要超高反射率和超大的“镜子” , 还需要尽量回避宇宙中干扰的热源 , 比如地球和太阳 。 也要回避地球附近的宇宙尘埃 。 因此 , 詹姆斯韦伯的最佳观测点是处于日地引力平衡的拉格朗日2点 , 距离地球150万公里(月球距离地球不过38万公里) , 躲在地球背后 , 这个引力平衡点轨道稳定 , 也远离热源太阳和地球 。


但这也意味着任务必须一次成功 , 不存在修理的可能性 , 像哈勃望远镜那种本来不能用慢慢修好的可能性也是不存在的 。 而且它还有两大绝活:超级精密的镜子 , 由于詹姆斯韦伯镜面设计要求是6.5米口径 , 而这个大小超过了火箭发射的尺寸限制 , 所以选择方案是加工成18面一模一样的六边形 , 折叠起来再展开 。

其次是遮阳板 , 尽管已经远离热源 , 但还要尽力遮住可能的外界能量 , 比如地球辐射 。 然后詹姆斯韦伯就要打着这么一把五层的“遮阳伞” 。  在测试中 , 这把伞从正面到背面 , 可以将辐射温度降低300摄氏度以上 。  它完全展开时长宽占地大小有300平米左右 , 但即便这么大 , 每层的厚度其实才25微米或50微米(第一层) , 这已经包括了镀的硅膜和铝膜 。



要知道 , 人的头发直径还有80-100微米 , 而考虑到这么薄的一层要做到这么大 , 真是不可思议 。 这恐怕也是人类历史上最牛的一个遮阳板了 。  但你别忘了 , 无论是镜子还是遮阳板 , 都是需要先窝在一起塞进火箭里 , 然后进入太空后才慢慢展开的 。 也就是说经历了剧烈的火箭发射和非常大的温度变化后 , 它们要在太空中实现刚才我说到的10纳米和25微米精度 , 这就非常难了 。  它的遮阳伞打开机构共计有100个 , 它们负责在经历剧烈火箭震动和恶劣太空环境后 , 将这把打伞打开 , 实现那么夸张的精度 。

【美国花100亿美元打造了一个望远镜,年底发射,目的是寻找宇宙的边界】


它到了太空中可没有这些大型机械臂辅助 , 就得靠自带器件缓慢展开这一层层庞然大物 , 类似于在上面绑了100个小型拖车 , 把这庞然大物缓缓拖开 。 所以目前大家觉得 , 还是在地面上使劲儿测试测试吧 , 再测试一年看看千万不能出问题啊 。 毕竟出一点差错就是100亿美元预算+几千个研究员参与项目+上百位博士的毕业问题啊 。 这个项目先后有欧美十几个国家参与 , 国际影响力也要求它必须慎重 。



而且 , 对于大型任务而言 , 任务延期是太正常的事情了 , 延期3年5年都不是事儿 。 罗塞塔号当年本来计划探测的根本就不是那颗彗星 , 纯粹因为被各种延期而不断修改探测目标 。 毕竟彗星可不等你啊 , 人家该飞飞的 , 谁鸟你 , 错过了就换一颗吧 。 詹姆斯韦伯自然也早不是第一次延期 , 按照原计划它现在应该已经接近结束任务了 。 说实话 , 它延期发射并不担心 , 还是希望欧空局的阿里亚娜5火箭一定要给力 , 千万别出幺蛾子 , 因为这完全就是一锤子买卖 , 一锤子100亿美元 , 这可真够刺激的说 。

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