史上最强望远镜,到底强在哪?详解最强望远镜的镜面!( 二 )



(图片说明:JWST , 哈勃和人类的对比)

  • 重量
如果单纯地用原来的技术将哈勃等比例放大来制作JWST , 那么JWST将会过于沉重 , 以至于无法发射 。 为此 , 技术人员们进行了大量的工作 , 决定选择一种非常轻的元素来打造主镜面 , 那就是金属铍 。
铍是化学元素周期表上的第四号元素 , 日常生活中大家提到的比较少 , 但它的性质非常优良 。 首先从密度上讲 , 就非常符合科学家的要求 , 尽管口径比哈勃大得多 , 但JWST的主镜的单位面积质量是哈勃的1/10 , 总重量(约6.2吨)只有哈勃(约11吨)的一半左右 。

(图片说明:抛光前的镜面)
铍还有其他方面的许多优势 , 它是电和热的良性导体 , 没有磁性 , 本身也非常坚固 , 在飞机或航天飞机上就经常有它们发挥的空间 。 除此之外 , JWST的工作温度极低 , 铍也可以在这样的环境下保持形状 , 保证观测效果 。

(图片说明:抛光后的镜面)
  • 尺寸
6.5米的口径实在太大了 , 甚至超出了火箭整流罩的尺寸 , 无法放进去 。 技术人员只好将整个主镜面分成18个六边形的单元进行制作 , 每一个直径1.32米 , 重20公斤 , 然后拼接在一起 。 发射之前 , 主镜面会进行折叠 , 放在整流罩中 。 等到望远镜进入太空后 , 它就会进行展开 。 这个展开的复杂程度也是前所未有的 , 持续时间长达半个月 。
还有就是 , 当一张完整的镜面被分割成了18份后 , 如何让它们在拼接后像一张镜面一样平整 , 也是一个难题 , 尤其还是要在太空中远程操控展开的情况下 。 根据美国宇航局的介绍 , 这个巨大的镜面 , 平整度偏差小得惊人 , 甚至不足头发丝直径的1/10000!

(图片说明:主镜的展开)
  • 经费
所有上述问题 , 最终带来的一个结果 , 那就是经费的攀升 。 这对于美国宇航局来说 , 也是一个不小的压力 。 甚至整个项目 , 都曾经因为经费太高差点被喊停 。
而且 , JWST的发射时间一推再推 , 也让研发经费随着时间和通货膨胀而节节攀升 。 从当初预计的5亿美元 , 如今达到了88亿美元 , 另外还有差不多8亿美元的未来维护费用 , 这还真是一个烧钱的项目!

(图片说明:JWST的预算不断攀升)
真·镀金望远镜要说贵 , 还得说JWST的镜面 。 在这个由铍制成的镜面上 , 技术人员还给它镀了一层黄金!
他们镀金真不是像名表镶钻一样只是为了显得高贵 , 而是黄金真的有用处 。 对于普通人来说 , 黄金是一种装饰品 。 对于天文学家来说 , 它可以提高JWST反射红外线的能力 , 进一步提高观测效果 。 和96亿元的经费相比 , 这点黄金都不叫钱……
黄金不需要很多 , 只需要大约100纳米的厚度就够了 。 不过 , 镀金的过程非常复杂 , 技术人员使用了一种名叫真空气相沉积法的手段 , 实现了这个过程 。

(图片说明:镀金的镜面)
总结我们昨天介绍了 , JWST将会用29天的时间来到150万公里外 , 再花差不多5个月的时间进行调试 。 最早在明年夏天 , 我们就能看到它的第一张照片了 。 如此巧夺天工的镜面 , 势必会拍摄出更加令人震撼的宇宙图片 , 你期待吗?

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