史上最强望远镜,到底强在哪?详解最强望远镜的镜面!



史上最强望远镜,到底强在哪?详解最强望远镜的镜面!


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史上最强望远镜,到底强在哪?详解最强望远镜的镜面!


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史上最强望远镜,到底强在哪?详解最强望远镜的镜面!


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【史上最强望远镜,到底强在哪?详解最强望远镜的镜面!】

史上最强望远镜,到底强在哪?详解最强望远镜的镜面!


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史上最强望远镜终于发射升空了!等待了25年 , 耗资96亿美元 , 詹姆斯·韦布太空望远镜(简称JWST)在北京时间12月25日20:20:50(美国东部时间12月25日7:20:50)发射升空 。

可是 , 说了这么多 , 大家可能还不清楚:这台望远镜究竟强在哪呢?今天 , 咱们来详细说说JWST的镜面有多厉害 。
新一代太空望远镜
(图片说明:JWST发射升空)
很多人都说 , JWST是哈勃太空望远镜的继任者 , 其实这个说法还是不太准确的 。 从观测范围上来讲 , 哈勃是在可见光和紫外线波段进行观测的 , 只有一小段近红外波段观测能力 , 而JWST则是以红外波段进行观测的 。 这样看来 , 它更像是另一台望远镜的继任者 , 那就是美国宇航局的斯皮策太空望远镜 。
可见光波段固然有其优势 , 但是红外线具有不可替代的特点 , 它可以帮助我们探测系外行星 , 还能够穿透宇宙中的尘埃和气体 , 观测到其背后隐藏着的天体 。
JWST就是这样的望远镜 , 并且凭借着强大的观测能力 , 可以看到130亿光年以外的宇宙 , 甚至最远可以达到136亿光年 , 也就是宇宙在诞生后仅仅2亿年的模样 。

(JWST艺术图)
它的强大观测能力 , 得益于极其先进的镜面 。 那么 , JWST的镜面有什么玄机呢?
为啥要送上天?天文学观测 , 尤其是红外波段的观测 , 很容易受到地球自身的干扰 。 所以 , JWST必须要发射到太空中 。 而且 , 它的位置非常讲究 , 必须安排在距离地球大约150万公里的第二拉格朗日点上 。
那么 , 太空这么大 , 为啥非要在第二拉格朗日点呢?

(图片说明:JWST距离我们150万公里)
这是因为 , JWST需要完美的环境才能进行红外观测 。 大家知道 , 红外线可以探测温度 , 如果望远镜本身温度就非常高 , 那么就会干扰到它对宇宙天体的成像 。 为此 , JWST的温度必须非常低 , 不能超过-220℃!
尽管我们说宇宙的平均温度只有-270℃左右 , 但那指的是真空环境 。 如果承受了太阳光的照射 , 那么望远镜的温度就会非常高 。 所以 , 它必须要借助地球的巨大身躯遮住阳光才可以 。

(图片说明:巨大的遮阳罩)
地球的阴影有一个范围 , 理论上哪里都可以 。 但是想要依靠动力系统让望远镜永远躲在这里是不现实的 , 只有一个位置可以让望远镜不借助额外的动力 , 就能永远和地球、太阳形成稳定的相对位置 , 那就是150万公里外的第二拉格朗日点 。
即便如此 , 它还是需要屏蔽掉残余的阳光 , 所以技术人员给它配备了5层超薄的聚酰亚胺材料的遮阳罩 , 其面积和一个网球场差不多大 。 而且 , 望远镜在发射时 , 遮阳罩会折叠起来 , 首先是因为太大无法放进整流罩中 , 其次也是为了遮蔽阳光防止望远镜升温 , 等到望远镜进入太空后才逐渐展开 。

(图片说明:遮阳罩展开)
史无前例的巨型望远镜天文学家做了一个非常巧妙的比喻:望远镜接收宇宙中的光就好像你用一个桶去接雨水 , 桶的面积越大 , 接到的雨水就越多 。 为此 , 天文学家将JWST的口径设计到了6.5米(最初还有人提出要建到8米) , 是哈勃(2.4米)的两倍还多 。
大家都知道望远镜的口径越大越好 , 为什么以前或者现在不做得更大呢?这是因为 , 随着口径的增加 , 难度也翻着倍地提升 。 那么 , 这里有什么难度呢?

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