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韦伯望远镜教科书式的设计
送交者:  2024年10月05日08:25:40 于 [世界时事论坛] 发送悄悄话

科学知识点



人类原本没有千里眼,但通过科技手段,打造出能瞭望深空宇宙的望远镜,现在世界上最为了得的望远镜,就是美国耗资100亿美元,集合全球顶尖科学家的智慧,通过美国和欧洲以及加拿大的官方合作而打造的韦伯望远镜,詹姆斯·韦伯(JWST)空间望远镜,这款人类迄今为止能打造出来的,最强的天文观测工具,是红外线观测望远镜,按照教科书式的设计,到底能有多可怕的实力?

韦伯望远镜,是2021年美国发射升空的新型天文观测装置,在日地拉格朗日L2轨道工作,距离地球150万公里。既然号称望远,它能看出多远的距离呢?

韦伯望远镜从地球上,能看到150万公里外的太空,不仅能看出如此遥远的距离,还能达到一种让人毛骨悚然的清晰度,简单来说,同样的距离,把镜头对准假设存在生命的星球,上面一只小小的蚊子,都能清晰数出来几条腿,何况假设观测的星球上存在外星人的话,自然能看得清清楚楚,虽然这个前提是假设,但是具体的观测清晰能力,是真实的数据。

这款韦伯望远镜,清晰的观测能力,是不是够可怕了?

“韦伯望远镜”早在两年前,就已经拍摄到了全套的深空光谱图片,美国航天局太空中心,当时也公开了这些;来自深空宇宙的图片,这些来自遥远的神秘的茫茫星河中的图片,是人类也许永远无法抵达的地方,但是人类的目光却能通过望远镜得以企及,这本身就让人觉得惊诧和细思极恐。

韦伯空间望远镜,能给人类提供宇宙形成的第一个星系的图像,能拍摄到遥远到130多亿年前的宇宙奇观和景象,简单来理解,人们看到的光稍纵即逝。

但是这些光并非消失了,而是在继续向前飞驰,通过望远镜,最远观测到的距离,就是130多亿年前的光团和景象,观看这些来自宇宙无法估测面积和能量的深处的红外图像,韦伯望远镜,也能代表全人类的眼睛,望向神秘遥远的深空。

“韦伯望远镜”代替此前的哈勃望远镜,体积比较大,直径达到了6.5米,用比钢还要强韧度高6倍的铍作为望远镜的辅助材料,18块巨大的六角铍镜片,上面喷涂了100纳米厚度的镀金,构成了主镜的结构。次镜直径74厘米,是一个圆形镜片的曲面的形状,三级反射镜的形状则是六角形的铍镜。

铍的密度非常低,硬度却罕见得非常高,整体轻盈而坚固,也是热能和电能最敏锐的导体,同时稳定能力极佳,在任何高温和骤变的气温环境中,都能保持稳定,这款望远镜采用三级结构,设置了主镜,次镜,三级反射镜等三个重要的构件,工作原理是三镜消像的散望远镜。

通过主镜汇聚的光线,转而反射到次镜,按照顺序再传递到三级反射镜。再经过复杂的仪器实现处理,传递给终端计算机,快速地计算望远镜观测到的数据和距离等参数。

设计时这款望远镜还有着多达5层的遮阳板,根据需要进行展开或收缩,这些高科技打造的菱形聚酰亚胺材质的遮阳罩,厚度仅仅0.025毫米,最厚的一层为0.05毫米,最外面两层是直接更近距离接近阳光的层,因此增加了硅材质,保持更好的隔热效果。

这五层遮阳罩的隔温能力非常强悍,高温自不必说,两侧热端的温度差能承受300度,低温的防御能力也非常了得,可以让望远镜在零下223度以下的温度范围,都能稳定正常工作。而需要强调一点,之所以要大费周章设计遮阳罩,就是因为这款望远镜,需要在极低的温度中工作,工作环境要在-223度极端温度环境运行,特殊的设置,包括望远镜的内部复杂的结构和仪器,都决定了这架人类有史以来最强大的天文观测器的创纪录。

不仅能够探测深空,还能追踪宇宙的初期时态的古老的光线,甚至已经捕捉到宇宙大爆炸初期的光线,这些震惊和令人称奇的发现,颠覆了人类以往对于宇宙的猜想,让人类对宇宙的了解,又打开了一扇惶恐和新奇的窗。

这些高科技的设置,让镜片的工作状态也能持续稳定。通过目前稳定的观测能力,这款望远镜,未来还会给人类带来更多的惊奇发现,也将会逐渐协助人类,寻找解开太空奥秘的钥匙。


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