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韋伯望遠鏡教科書式的設計
送交者: 弓長貝占郎 2024年10月04日18:26:01 於 [新 大 陸] 發送悄悄話

2024-08-09 08:32·科學知識點

人類原本沒有千里眼,但通過科技手段,打造出能瞭望深空宇宙的望遠鏡,現在世界上最為了得的望遠鏡,就是美國耗資100億美元,集合全球頂尖科學家的智慧,通過美國和歐洲以及加拿大的官方合作而打造的韋伯望遠鏡,詹姆斯·韋伯(JWST)空間望遠鏡,這款人類迄今為止能打造出來的,最強的天文觀測工具,是紅外線觀測望遠鏡,按照教科書式的設計,到底能有多可怕的實力?

韋伯望遠鏡,是2021年美國發射升空的新型天文觀測裝置,在日地拉格朗日L2軌道工作,距離地球150萬公里。既然號稱望遠,它能看出多遠的距離呢?

韋伯望遠鏡從地球上,能看到150萬公里外的太空,不僅能看出如此遙遠的距離,還能達到一種讓人毛骨悚然的清晰度,簡單來說,同樣的距離,把鏡頭對準假設存在生命的星球,上面一隻小小的蚊子,都能清晰數出來幾條腿,何況假設觀測的星球上存在外星人的話,自然能看得清清楚楚,雖然這個前提是假設,但是具體的觀測清晰能力,是真實的數據。

這款韋伯望遠鏡,清晰的觀測能力,是不是夠可怕了?

“韋伯望遠鏡”早在兩年前,就已經拍攝到了全套的深空光譜圖片,美國航天局太空中心,當時也公開了這些;來自深空宇宙的圖片,這些來自遙遠的神秘的茫茫星河中的圖片,是人類也許永遠無法抵達的地方,但是人類的目光卻能通過望遠鏡得以企及,這本身就讓人覺得驚詫和細思極恐。

韋伯空間望遠鏡,能給人類提供宇宙形成的第一個星系的圖像,能拍攝到遙遠到130多億年前的宇宙奇觀和景象,簡單來理解,人們看到的光稍縱即逝。

但是這些光並非消失了,而是在繼續向前飛馳,通過望遠鏡,最遠觀測到的距離,就是130多億年前的光團和景象,觀看這些來自宇宙無法估測面積和能量的深處的紅外圖像,韋伯望遠鏡,也能代表全人類的眼睛,望向神秘遙遠的深空。

“韋伯望遠鏡”代替此前的哈勃望遠鏡,體積比較大,直徑達到了6.5米,用比鋼還要強韌度高6倍的鈹作為望遠鏡的輔助材料,18塊巨大的六角鈹鏡片,上面噴塗了100納米厚度的鍍金,構成了主鏡的結構。次鏡直徑74厘米,是一個圓形鏡片的曲面的形狀,三級反射鏡的形狀則是六角形的鈹鏡。

鈹的密度非常低,硬度卻罕見得非常高,整體輕盈而堅固,也是熱能和電能最敏銳的導體,同時穩定能力極佳,在任何高溫和驟變的氣溫環境中,都能保持穩定,這款望遠鏡採用三級結構,設置了主鏡,次鏡,三級反射鏡等三個重要的構件,工作原理是三鏡消像的散望遠鏡。

通過主鏡匯聚的光線,轉而反射到次鏡,按照順序再傳遞到三級反射鏡。再經過複雜的儀器實現處理,傳遞給終端計算機,快速地計算望遠鏡觀測到的數據和距離等參數。

設計時這款望遠鏡還有着多達5層的遮陽板,根據需要進行展開或收縮,這些高科技打造的菱形聚酰亞胺材質的遮陽罩,厚度僅僅0.025毫米,最厚的一層為0.05毫米,最外面兩層是直接更近距離接近陽光的層,因此增加了硅材質,保持更好的隔熱效果。

這五層遮陽罩的隔溫能力非常強悍,高溫自不必說,兩側熱端的溫度差能承受300度,低溫的防禦能力也非常了得,可以讓望遠鏡在零下223度以下的溫度範圍,都能穩定正常工作。而需要強調一點,之所以要大費周章設計遮陽罩,就是因為這款望遠鏡,需要在極低的溫度中工作,工作環境要在-223度極端溫度環境運行,特殊的設置,包括望遠鏡的內部複雜的結構和儀器,都決定了這架人類有史以來最強大的天文觀測器的創紀錄。

不僅能夠探測深空,還能追蹤宇宙的初期時態的古老的光線,甚至已經捕捉到宇宙大爆炸初期的光線,這些震驚和令人稱奇的發現,顛覆了人類以往對於宇宙的猜想,讓人類對宇宙的了解,又打開了一扇惶恐和新奇的窗。

這些高科技的設置,讓鏡片的工作狀態也能持續穩定。通過目前穩定的觀測能力,這款望遠鏡,未來還會給人類帶來更多的驚奇發現,也將會逐漸協助人類,尋找解開太空奧秘的鑰匙。


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