快啦,揭秘太空就在2021

2019-06-17 05:39沈叶华
第二课堂(初中版) 2019年6期
关键词:遮阳板科学仪器哈勃

沈叶华

138亿年前的宇宙大爆炸发生后,又过了几百万年,宇宙仍处在一片漆黑中,没有一点儿星光,没有一丝生气。那么又过了多少个百万年才出现半点星光,划破冗长沉闷的黑暗?这开天辟地的星光由什么元素结合而孕育出来?星系又是如何诞生的?这些问题难倒了一代又一代的科学家。但是现在,能观测到星星、星系的起源的望远镜已造成,并将于2021年发射进入太空,它就是詹姆斯·韦伯太空望远镜(简称韦伯望远镜)。

韦伯望远镜是新一代的哈勃望远镜,比前辈的本事大得多。比如:哈勃望远镜只能观测宇宙130亿年前的情况,而韦伯望远镜可观测135亿年前的情况——哈勃望远镜观测宇宙的儿童期,韦伯望远镜观测宇宙的婴儿期(宇宙的年龄约为138亿年)。韦伯望远镜还能在太阳系外星球中寻找生命等,目前,它是人类历史上最先进、最强大的太空望远镜。

韦伯望远镜没有镜筒,看上去酷似一艘扬着金灿灿的巨帆、驰骋在茫茫太空的飞船。它主要由四部分组成:(1)光学望远镜;(2)科学仪器模块;(3)遮阳板;(4)航天器。

(1)光学望远镜:主镜像一朵直径6.5米的向日葵,由18块六边形小镜组成。小镜由金属铍打造,上面涂着一层薄薄的黄金。

韦伯望远镜是一台红外望远镜,波段是600~28 000纳米,它能“看”到我们肉眼看不到的红外线——遥远的天体物质正是因为只散发着微弱的红外线,不散发可见光,所以才能被韦伯望远镜逮个正着。

(2)科学仪器模块:位于主镜面的背面。该模块内装着四台当今最先进的光学仪器:近红外相机、近红外光谱仪、中红外仪器、精细导星感测器。它们用于分析镜面所收集的红外线,来判断星体物质的性质。

(3)遮陽板:无论是地球上或太空中的物质,只要它高于绝对零度(-273.15℃)就会散发红外线。比如,地球上的冰也会发出红外线。韦伯望远镜为捕捉太空中高于绝对零度的红外线,它的镜面和科学仪器必须阻挡来自其他星体的光和热,保持在绝对零度左右,这就是遮阳板的作用。

遮阳板将韦伯望远镜一分为二。一面朝向太阳,高温达85℃,安装着太阳能电池板、航天器等设备;另一面背着太阳,低温达-233℃,保护着镜面和科学仪器正常工作。遮阳板分隔的两面温度是两重天:一面散发的热量几乎可以烹调食物,另一面则可以冷冻氮气,将气态氮变成固态氮。

(4)航天器:支持韦伯望远镜在太空中绕轨道运行的设备。它里面安放着六个装置:供电系统、姿态控制系统、通信系统、指令及数据处理系统、推进系统、热控系统。

韦伯望远镜能比哈勃望远镜“看”得更远,除了设备高端,还由于它“跑”得更远。哈勃望远镜在地球上空570千米的近地轨道上绕着地球转,跟在地球左右看得多远?韦伯望远镜将冲出地球轨道,越过月球,达到150万千米外,与地球一起绕着太阳转。远在十万八千里外看太空,其视野当然令哈勃望远镜难以望其项背。

韦伯望远镜重达6.2吨,高约三层楼,像一艘扬帆远航的游轮,那么怎样将这艘巨大的“游轮”送入太空呢?特别是送“货”的火箭都那么苗条。原来,韦伯望远镜可以像三折伞一样折叠、收缩,成为一个四四方方的包裹,安放在火箭的卫星整流罩内,被送入太空。

火箭发射升空30分钟后,助推器与火箭一级、二级、三级逐一分离,折叠成包的韦伯望远镜独自驶向目的地,同时开始打开各个部件,首先是太阳能电池板……3天后,放下遮阳板的前后部分,接着铺开左右部分……30天后,当它到达目的地第二拉格朗日点时,韦伯望远镜这双为人类探索宇宙的眼睛将完全睁开,并睁得大大的。

目前韦伯望远镜已建造完成,正在进行各种测试,预计于2021年发射升空。这台世界上最大型、最复杂、最精致、最尖端的太空望远镜斥巨资88亿美元建造营运,凝聚了来自美国、加拿大以及欧洲的数千名科学家过去20年孜孜不倦的努力,汇集了他们无穷的智慧与点点滴滴的心血。

星星、星系、宇宙是怎么一步步进化到今天这般璀璨的?再等上两三年,詹姆斯·韦伯太空望远镜将洞察上百亿年前的宇宙出生史、成长史,为地球人奉献出一张张令人眼界大开、奇妙无比的照片。

(编辑 文 墨)

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