韋博太空望遠鏡

韋博太空望遠鏡

和哈勃望遠鏡的個頭相比,韋博望遠鏡絕對是個龐然大物。 對於韋博望遠鏡來說,它的“撒手鐧”還是科學家為之研發的新技術。 同時,鈹也是熱的良導體,科學家認為這樣的材料能夠更好地維持韋博望遠鏡自身的溫度。

韋博太空望遠鏡韋博太空望遠鏡

簡介

太空望遠鏡是人類了解宇宙最重要的幫手之一。繼在太空中已經遨遊多年的哈勃太空望遠鏡之後,美國國家航空航天局(NASA)計畫於2013年將詹姆士·韋博太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)送入太空軌道。屆時它將運用超越哈勃望遠鏡的技術,使科學家們在浩瀚的宇宙中能夠看得更遠。

替換原因

哈勃望遠鏡為人類探索太空立下了赫赫戰功,但“老齡”哈勃的維修著實讓人頭痛。科學家正在研製哈勃的繼承者韋博太空望遠鏡,並預計在2013年將韋博送入太空軌道

主要部件

哈勃望遠鏡為人類探索宇宙奧秘立下了不可磨滅的赫赫戰功,但是宇航專家也不會忘記它令人頭疼的維修過程。動輒數十億美元的修繕費用,還要麻煩太空人們興師動眾。前車之鑑歷歷在目,為了避免重蹈覆轍,在製造韋博望遠鏡時,科學家和工程師陪了一萬個小心。

和哈勃望遠鏡的個頭相比,韋博望遠鏡絕對是個龐然大物。其主鏡的直徑達到了6.5米,鏡面的面積相當於哈勃望遠鏡的七倍之多。面積擴張的好處顯而易見,它對光波的敏感度更強,比任何現有的太空望遠鏡都能更快收集到這些光波。“它絕對是收集光波的箇中好手,而且極其輕巧,因為它有極端精確的光學鏡面。”NASA該項目的負責人之一約翰·德可如此評價。

不過,鏡面的面積擴大數倍,對於製作工藝來說絕對是個考驗。哈勃望遠鏡就曾經因為鏡面拋光工藝的微小疏忽,而造成了之後鏡面模糊等諸多問題。為了解決太空望遠鏡極端苛刻的鏡面拋光需求,科學家們把整個鏡面分成了18個部分,並摺疊在一起直到到達目的地時才打開。鏡面採用各個擊破的處理方法,務求每一塊鏡面都能達到完美。為了更精確地檢測和驗收這些鏡面組件,NASA聯合了長期合作夥伴巴爾航天公司(Ball Aerospace & Technologies)研發了相關檢測軟體。同時,巴爾航天公司還專門為檢測過程度身定製了光學檢測台,在這個光學檢測台上,科學家能夠旋轉身體角度,在60度範圍內傾斜身體,從各個角度觀測光學鏡面的細節。

當然,這些只是科學家在製作流程為減少之後的維護成本所作出的種種努力。對於韋博望遠鏡來說,它的“撒手鐧”還是科學家為之研發的新技術。瑞森視覺系統公司(Raytheon Vision Systems)和洛杉磯電子與工程產品製造商TDY(Teledyne Technologies)的工程師們為韋博望遠鏡製造了兩塊靈敏度極高的紅外線探測器,能夠順利探測出附近和中等距離之外的紅外線波長。探測到波長之後,探測器就負責把光子轉換成電子,從而生成電子圖像傳送給地球的科學家。同時,美國戈達德太空飛行中心(NASA’s Goddard Space Flight Center)的工程師為望遠鏡編寫了一套微指令,從而起到光波過濾器的作用,使科學家能夠通過程式指揮望遠鏡聚焦其想要觀測的某個物體。在微指令設備的控制下,整個望遠鏡能夠同時聚焦觀測100個遠距離的星系。

絕對低溫的考驗

在宇宙中航行的最大考驗,莫過於宇宙中的絕對低溫。在物理課本中,絕對零度是一個常見的溫度概念,是自然界中可能達到的最低溫度,相當於-273℃,科學家用“0K”代表絕對零度。據NASA專家的介紹,當韋博太空望遠鏡在太空軌道運行時,它所面臨的最常見溫度是30K至55K,也就是-243℃到-218℃的嚴酷環境。

為了讓韋博望遠鏡能夠在如此“冷酷”的條件下安然無恙地完成任務,科學家們選用了金屬鈹作為鏡面製作的主要材料。由於鈹——目前世界上最輕的金屬,具有無與倫比的抗熱脹冷縮的性質,因此它能在很大的溫度變化範圍內保持鏡面的穩定性。同時,鈹也是熱的良導體,科學家認為這樣的材料能夠更好地維持韋博望遠鏡自身的溫度。

太陽和地球散發出的熱量對於韋博望遠鏡來說也是相當嚴峻的挑戰,因為即使一點微小的熱量也會使望遠鏡的光波探測混亂。因此,遮陽板也是韋博望遠鏡至關重要的組件。由位於洛杉磯的軍事生產企業諾思羅普·格魯曼公司(northrop Grumman)的工程師為其製造的遮陽板,分為五層,採用的是空間常用聚合物材料Kapton,在工業上叫做聚醯亞胺薄膜,是製作高周波絕緣布、高頻機絕緣布的材料。

在韋博望遠鏡開始旅行前,它還必須在位於休斯敦的NASA所屬的詹森太空中心的熱真空實驗室里接受最後一關考驗。熱量真空實驗室的溫度將模擬在太空中的真實溫度,30K至35K之間。為了製造出這種環境,直徑19.8米、高度36.6米的實驗室內充滿著惰性氣體氦氣。為了隔絕外界的熱量,光是一扇門就重達40噸。整個考驗將從2010年開始,時間將持續30到40天。  

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們