NASA花费110亿美元打造哈伯的接班人
飘浮在我们头顶的8千多个人造飞行物中,哈伯望远镜大概最传奇,知名度也最高。哈伯望远镜构想最早可追溯到1946年,天文学家莱曼史匹哲提出太空建设天文台可观测到更多大气层吸收的红外线和紫外线,且观测极限更高。设计制造近半世纪,哈伯望远镜(HubbleSpaceTelescope,HST)于1990年4月24日由发现号送上距地面600公里的轨道,一直工作到现在。
创生之柱是哈伯望远镜最著名天文图像之一。
31年间,哈伯观测的从暗能量到外星球再到黑洞,哈伯望远镜为天文学家解开宇宙一个又一个秘密,充当人类观测太空的双眼。哈伯望远镜历过五次人工维护,大大小小软件故障更不计其数。今年6月,哈伯望远镜因系统故障暂停工作,切换至备份系统,10月26日,哈伯望远镜因通讯问题切换成安全模式。
原计划运行至2013年的太空之眼还能坚持多久?天文学家目前还没有答案,但可肯定的是,年迈的哈伯差不多要退休了。为了继续探索宇宙的奥秘。科学家认为要尽快找到哈伯的继任者。
建造第二台哈伯并非易事
19902003年NASA成功制造并发射4台大型太空望远镜,分别是哈伯太空望远镜、康普顿伽玛射线望远镜(2000年坠毁)、钱德拉X射线望远镜和史匹哲太空望远镜,称为大型轨道天文台计划。
大型轨道天文台计划将天文学研究往前推一个时代,因红外线、X射线和伽马射线很难穿透地球大气层,因此只能透过太空望远镜观察,每台望远镜都对各自领域有重要贡献。
1996年,NASA和欧洲ESA、加拿大CSA合作开发下一代太空望远镜,并以NASA第二任局长詹姆斯韦伯命名,预算为5亿美元,计划2007年启动。然而詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)建造难度之大,超出NASA预计,太多工程延误和成本超支,2005年重新设计,发射时间一拖再拖,直到今年终于可能发射。原定于10月31日发射的JWST因亚利安5号运载火箭问题,发射日期又延后到12月18日,如无意外,一个月后历时24年的重大计划将有历史性突破。
JWST常视为哈伯望远镜继任者,但两者工作并不完全相同。JWST主要任务是观测大爆炸理论的残余红外线,也就是观测宇宙初期状态,因此形态和工作环境都和哈伯望远镜有所不同。
首先高度比哈伯望远镜600公里轨道更高,距离地球最近时也有37。4公里,最远时可达150万公里。因JWST镜片必须于低于50K也就是220C环境工作,为了维持低温,JWST设计五层可抵挡约300C的遮光罩,以遮挡太阳和地球反射光线。外观看,JWST几乎由巨大镜片和遮光罩组成,主镜直径达八公尺,镜面面积是哈伯望远镜五倍以上,遮阳罩面积相当于一个网球场。要让如此庞大的结构在太空准确安全展开,是特别巨大的难题。NASA工程师MikeMenzel在新闻发表会提到,JWST太阳盾展开将是最复杂艰难的任务,失败的可能性超过300种。JWST预估耗资高达96。6亿美元,远超过预算。不少天文学家担心,由于JWST长期拖延并严重超支,新望远镜建设可能很难得到资金支援。但从另一个角度来看,问题百出的JWST也留下不少宝贵的开发经验。Astro2020报告总结不少JWST的开发经验,提出4项更细节的概念,让新望远镜开发计划比JWST更完善。如果顺利人类对宇宙的认知将再度刷新。
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