哈勃望遠鏡有繼任者了 科學家2021年送它去太空

哈勃太空望遠鏡自 1990 年升空後觀測到了無數珍貴的太空景象，可以算是天文史上最重要的儀器之一。但28年的工作也讓它「身體」 逐漸吃不消，上個月就因為一台陀螺儀出現故障而險些終止工作。

歐洲太空局（ESA）、美國NASA（NASA）以及加拿大太空局（CSA）早在 20 年前就為它選好了繼任者。11 月 4 日，到北京參加騰訊 WE 大會的歐洲太空局科學與探索高級顧問馬克·麥考里恩（Mark McCaughrean）還親口確認了計劃，「2021 年，我們打算向太空發射這個複雜的望遠鏡」。

這個繼任者名為 「詹姆斯·韋伯太空望遠鏡」（James Webb Space Telescope），以 NASA 第二任局長詹姆斯·韋伯的名字命名，因為這位局長在 1961 年 — 1968 年擔任局長期間主管了阿波羅計劃等一系列重要的太空探測項目。

只要成功升空， 詹姆斯·韋伯望遠鏡就會超越鼎鼎大名的哈勃，成為史上最強的望遠鏡。

哈勃望遠鏡差不多有 12 噸重，主鏡直徑是 2.4 米，在接近室溫（20℃ 左右）的情況下才能運轉。詹姆斯·韋伯望遠鏡則完全不一樣，它的主鏡更大，由18個鏡片組成，口徑達 6.5 米，是哈勃的 3 倍左右，主鏡之外還配有一個次鏡（反光鏡）。

此外，它的運行溫度必須降到 -223 ℃ 才能正常運行，因此它必須攜帶一個非常大的遮陽板來保持鏡片和儀器的低溫狀態。巨大的遮陽板像一個網球場，有 20 米長，由 5 層非常薄的薄膜組成，馬克·麥考里恩形容它們 「就如發絲一般」。

「如果你收集了光，你必須要把光發回來，不然就沒有用。」 馬克·麥考里恩說。因此，他們又為詹姆斯·韋伯望遠鏡裝載了 4 個複雜的科學儀器，有鏡頭、探測器等，目的就是為了拍攝一些照片並放在一個頻譜中，以及可以組織搜集附近恒星產生的光。

即使裝置如此繁瑣，詹姆斯·韋伯望遠鏡的質量也只有 6 噸左右，差不多是哈勃的一半。

詹姆斯·韋伯望遠鏡的頂部結構。圖片來自 Wikipedia

這麼複雜的望遠鏡，自然不能只是重復哈勃的工作。詹姆斯·韋伯望遠鏡能看到更古老的宇宙，比如早期宇宙形成的第一批星系，追尋恒星的起源，甚至還能試著尋找外星文明存在的跡象。

宇宙中存在許多溫度較低的星球，比如紅矮星，而恰巧恒星中紅矮星占到的比例非常高，離太陽最近的 65 顆恒星中有 50 顆是紅矮星。 他們自身溫度就很低，宇宙的大環境使得其溫度更低，所以這些星星幾乎不會發出可見光，只能通過紅外線觀測的手段探察。

這些星星所在之處還存有很多塵，會阻礙觀測，因此只有進入淨紅外區才可以觀察到。這些哈勃望遠鏡是看不到的，但對本身就是紅外線太空望遠鏡的詹姆斯·韋伯望遠鏡來說，這是本職工作。

此外，那些照片中的星系越小，離我們就越遠，就要花更長的時間讓光穿梭到地球之上。那些微乎其微的星星或許來自幾百億年前，隨著宇宙不斷拓展，星系的可見度也會愈發的低。因此要想探索宇宙誕生時期的星系，紅外望遠鏡就不可或缺。

既然是史上最強，開銷也不少，升空也不是那麼容易，都是因為項目太複雜。

幾個太空局原計劃開銷 5 億美元並於 2007 年將望遠鏡發射升空，但由於多種原因，項目嚴重超支，最新預估總耗費高達 96.6 億美元，發射時間也向後推遲。先是變為 2011 年發射，接著又改到 2014 年、2018 年和 2019 年。今年 6 月，NASA 公布的消息稱，望遠鏡將於 2021 年 3 月發射。

這個望遠鏡的位置與哈勃 537 到 541 公里高的近圓形近地軌道不同，它被放置於日地系統中的拉格朗日點 L2，距離地球 150 萬公里圍繞著地球，和地球一樣同步和太陽旋轉。它在拉格朗日點會轉得非常慢，這時光線會被遮陽板完全擋住，可做更久的觀察。

但由於距離過遠，它自然也不能像哈勃一般會有人能定期去維修，因此必須要在發射前確保萬無一失，這也是詹姆斯·韋伯望遠鏡反復增加預算和延期的原因。

拉格朗日點。圖片來自 Wikipedia

「今年的時候，我們出現了一些問題。」 馬克·麥考里恩說，「我們把遮陽板和望遠鏡放在測試箱中測試，發現一些原本起固定作用的螺帽掉下來了。現在我們正在進行維修，所以導致了發射的時間進一步的推遲，好在我們現在找到了問題，並且正在解決這個問題。」

至於望遠鏡會不會真的在 2021 年按計劃順利升空，馬克·麥考里恩還是比較篤定， 「可能還會出現問題，當然我希望不要。但如果真出現了新問題，我們也只能去解決。」

題圖來自 Pixabay

科普百分百·助力科普中國，讓科學知識在網上和生活中流行起來。溫馨提示：以上為科普百分百網上閱讀所瀏覽內容，轉載分享只為知識傳播和學習宣傳，本文內容僅代表原作者觀點，如有意見建議，請私信留言，我們會及時處理。歡迎關注，謝謝。