韦布接棒哈勃人类最强空间望远镜发射成功.docx

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1、韦布接棒哈勃人类最强空间望远镜发射成功韦布接棒哈勃人类最强空间望远镜发射成功1太空变形记负责发射Webb太空望远镜的运载火箭为欧空局的Ariane-5火箭，一级芯级为一台液氢/液氧发动机，捆绑两个大推力固体火箭发动机助推器，其近地轨道运载能力达到21吨，稍低于中国长征五号运载火箭（近地轨道运载能力25吨）。Webb太空望远镜由直径5.4米，长度17米的整流罩所包容。发射模拟从发射开始，Webb望远镜要经过近30天的漫长旅程才会到达部署轨道。在这个过程中，Webb望远镜将会展开部署其太阳能板、通讯及数据传输天线、5层遮阳板、次镜、辐射散热板、主镜等。整个部署过程将需要14天，每一步都要保证精准无

2、误。之后Webb望远镜就将飞向距离地球150万公里的日地拉格朗日L2点。Webb的首次科学观测预计将于2022年2月进行，观测数据也将会在不久后传回地球。让我们一起期待，以前所未有的视角观看我们头顶上的这片星空！韦布接棒哈勃人类最强空间望远镜发射成功2宇宙起源根据宇宙大爆炸理论，我们目前所生活的宇宙是由约137亿年前的一次大爆炸形成的。一开始，宇宙中的所有物质和能量都聚集在一起，形成一个质量极大、温度极高、密度极大的“奇点”，之后发生了大爆炸（BigBang）。大爆炸之后物质向外分散，宇宙空间也在不断膨胀，同时温度也在下降。在温度降低过程中，宇过核反应等形成宇宙中其他的元素，星系、恒星、行星乃

3、至生命也在这个奇妙的过程中诞生。20世纪20年代，美国著名天文学家埃德温鲍威尔哈勃（哈勃空间望远镜的名字为纪念他而命名）发现了“宇宙红移现象”，即一些天体发出的光在向地球传播过程中频率会不断降低、波长逐渐变红光波长还长的红外波段。距离地球越远，即光的传播距离越长，光的“红移”就越多。20世纪60年代，阿尔诺彭齐亚斯（德裔美国天文学家）和罗伯特威尔逊（美国天文学家）发现齐亚斯和罗伯特威尔逊也因此获得1978年诺贝尔物理学奖。“宇宙红移现象”和“宇宙微波背景辐射”有力支撑了关于宇宙起源的“大爆炸”学说。Webb望远镜将会探索宇宙大爆炸早期发出的光、星系的演化、恒星的形成以及生命起源。Webb望远镜

4、的重要观测目标是宇宙深处距离地球十分遥远的一些“类星体”（Quasar）。类星体很远，“红移现象”十分明显，这些天体发出的光到达地球时多数已经成为了红外光，并且光非常微Webb望远镜依靠对低度红外光极高的灵敏度和优异的角分辨率将会在太空中捕捉类星体发出的光芒并分析这些天体诸如质量、温度、组成等方面的特性。在捕捉遥远天体发出的微光时，Webb其实也在穿越时间。因为这些光很可能来自数十亿年前甚至百亿年前，里面隐藏着有关宇宙起源和演化的奥秘。Webb望远镜的任务便是尽可能地向人们揭示头顶上的这片星空的历史。因此，Webb望远镜是全球天文学家的共同期待，是全人类了解宇宙的有力助手。韦布接棒哈勃人类最强

5、空间望远镜发射成功3太空望远镜1609年11月30日，伽利略第一次把望远镜对准天空中的月亮，他发现月球并非如亚里士多德想了第一幅月球表面地貌图。现在我们知道，伽利略看到的月球环形结构正是陨石撞击形成的“环形山”。之后，伽利略又将望远镜对准了空中那些闪烁的星星，并由此发现了木星的4个较大的卫星。伽利略发明的世界上第一台天文望远镜从此，人类头顶上的这片星空便开始“不一样”了！人们开始用望远镜观测天体，宇宙的神秘面纱伟大的工程以实现伟大目标。当年，伽利略所用的望远镜只有4.6cm，现在人类正在建造的最大的光学望远镜“天空之眼”主镜直径达到39米。但是，在地面观测星空并不能完全看穿宇宙。这是因为地球稠

6、密的大气层对来自宇宙深处的微弱光信号形成了阻挡，并且地面人类活动产生的光也会对观测造成影响。一开始，人们把天文望远镜布置在人迹罕至、海拔较高的地方，但这毕竟还是在地球上。于是，一个更大胆的想法产生了：把望远镜放到太空中！随着上世纪五六十年代以来航天技术的发展，人类具备了把卫星发射到太空中的能力，将望远镜放到太空中的想法得以实现。目前，人类已经发射了数十台各型天文望远镜，探索着广袤宇宙的不同角落。如美国“大型轨道天文台（1999年发射）、斯皮策空间望远镜（2003年发射）项目。其中最为人所熟知的便是美国的哈勃空间望远镜（HubbleSpaceTelescope，HST）。哈勃空间望远镜于1990

7、年由“发现”号航天飞机携带进入绕地球的近地轨道，目前仍在服役。31年来，哈勃拍摄了上百万张宇宙多个角度的图像，向地球传回了海量的科学数据。依靠哈勃的探测数据，人类产出了众多科学成果，成功推动人类对宇宙的了解向前迈进了一大步。作为韦布的前任，“哈勃”也为“韦布”的继任做好了准备。2023年以来，哈勃的一项任务便是在浩瀚的宇宙中为韦伯寻找潜在有价值的观测天体。这样，当韦伯发射部署后，便可以很快对目标天体进行更高精度的探测。实际上，哈勃并不会马上退役，它将继续进行宇宙观测工作！韦布接棒哈勃人类最强空间望远镜发射成功4复杂的韦布之所以称Webb望远镜为人类最强望远镜，正是在于其强大的探测能力。Webb

8、望远镜整体质量约6.2吨，只有前任哈勃望远镜（11吨）的一半多，但是其功能却比哈勃强大得多。其中一个主要原因是Webb望远镜拥有一面直径6.5米的主镜，是哈勃主镜（直径2.4米）的2倍多，面积是其5倍多。这是目前人类口径最大的太空望远镜。因此，Webb望远镜能够反射收集到来自深空的更加微弱的光信号，看到天体的更多细节。Webb望远镜的主镜分成了18面六边形的子镜，左右各3面子镜发射时折叠在两侧，发射入轨后才展开。这是因为目前没有可以满足6.5米直径包络的火箭整流罩（Ariane-5火箭整流罩直径5.4米，高17米）。Webb望远镜的主镜呈现金光闪闪的颜色，而那确实是一层纯金！韦伯主镜的衬底是金

9、属铍Be，上面总共镀有约48.25g的黄金，主要是为了提高反射红外线的能力。铍衬底厚度约为5cm，前反射面被高度抛光，表面粗糙度小于20nm（相当于人类头发丝直径的千分之一），后部被加工成比实心结构要轻的框架结构。选择金属铍则是因为其极高的强度和较小的密度，具体来说，其强度是钢的4倍，密度（1.85g/cm2）则比航天材料中常用的铝（2.7g/cm2）和钛（4.5g/cm2）还要轻，并且在Webb极低的运行温度下不易发生形变。Webb望远镜外形上一大特点便是没有镜筒，巨大的主镜和较小的次镜之间只有几个结构杆连反射到主镜中央、科学仪器模块前方的三镜上。主镜和次镜都是反射镜，而三镜属于透射镜。集成

10、科学仪器模块(IntegratedScienceInstrumentsModule，ISIM)位于主镜的后部，是Webb全部观测仪器的组合体，其中包括：近红外相机NIRCam，将对目标天体直接成像，由亚利桑那大学提供。近红外光谱仪NIR，将会分析目标天体的光谱组成，依此推测天体的组成成分、质量等物理特性，由欧空局ESA和NASA戈达德太空飞行中心提供。中红外仪器MIRI，分析中红外信号，ESA和NASA喷气推进实验室JPL提供。精导星传感器FGS，提供高精度的指向信号，由加拿大航天局CSA提供。集成科学仪器模块ISIM许多电子器件和精密仪器在低温状态下才能保持最佳的运行状态，就像我们的电脑需要

11、风扇辅助散热一样，Webb望远镜的科学仪器也需要有一个低温环境来精准探测微弱光信号。为了维持科学仪器的低温工作环境，工程师们为韦伯安装了由5层聚酰亚胺膜构成的遮光板（Sunshield），每层膜的厚度只有50微米，相当于人类头发丝的直径。在诺斯洛普格鲁曼公司厂房内安装遮光板|NASA遮阳板将整个Webb望远镜分为温度较高的向阳侧和低温的背阳侧。遮阳板能够阻挡来自太阳、地球和航天器平台电子仪器的热量传至光学望远镜和科学仪器，保证Webb望远镜处于低温状态（-223）。航天器平台内安装有Webb望远镜运行所需的6大主要分系统，分别是：电源分系统、姿控分系统、通讯分系统、指令和数据处理分系统、推进分

12、系统、热控分系统。整个Webb望远镜的电力来源将由航天器平台一侧的太阳能板提供。遮光板展开和一个网球场面积相当，因此像主镜一样，遮光板也需要在发射时折叠起来。负责开发遮光板的诺斯洛普格鲁曼公司为此开展了大量地面试验工作，保证展开机构设计的可靠性。不同于轨道高度只有500公里的哈勃，Webb望远镜将部署在距离地球150万公里的日地L2点（位于此处的航天器很容易维持轨道稳定），如果出现问题，是不可能派宇航员前去维修的。哈勃服役期间，美国宇航员多次乘航天飞机对其进行维修保养。2011年航天飞机退役之后，哈勃至今未曾进行过维修，只能通过地面传输指令对其进行控制|NASA作为新一代太空望远镜，Webb望远镜的复杂程度超过了任何一个太空望远镜，这使得其研制周期和经费都比普通项目要长要多。1996年开始预研到现在，Webb望远镜整个项目已花费超过100亿美元，任务拖期超过10年！因此Webb望远镜也被称为“鸽王”！图片终于在圣诞节当天，Webb望远镜顺利升空！