韋伯太空望遠鏡抵達觀測點,距地球150萬公里
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美國媒體當地時間24日報道稱,在飛行一個月之後,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡當日抵達距地球約150萬公里的觀測位置。
《紐約時報》報道稱,美國東部時間24日下午2時05分左右,工程師們確認詹姆斯·韋伯太空望遠鏡成功到達最終的觀測位置,即距離地球約150萬公里的日地系統第二拉格朗日點。此處是太陽和地球引力的平衡點,望遠鏡在太陽和地球兩個天體引力的共同作用下,剛好能獲得隨地球同步運動所需的向心力。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將停留在地球夜面,與地球同步繞太陽運行。美聯社報道稱,當天,推進器根據指令運行了近5分鐘,以將望遠鏡調整到繞太陽運行的指定軌道。
2021年12月25日,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡搭乘歐洲的阿麗亞娜5號火箭發射升空。3天后,工作人員開始遠程部署遮陽板。今年1月4日,美國國家航空航天局在官網發佈消息稱,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡長達70英尺(約爲21.336米)的遮陽板已完全展開。這是該望遠鏡自升空以來的一個重要里程碑,也被認爲是最有風險的步驟。1月8日,隨着主鏡成功展開,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡順利實現“完全部署”。
經過數月的各項檢查之後,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將於今年6月開始收集數據及圖像。它將尋找135億多年前宇宙中誕生的第一批星系,研究星系演化的各階段,觀察恆星及行星系統的形成。同時,它還將測定包括太陽系行星系統在內的行星系統的物理、化學性質,並研究其它行星系統存在生命的可能性。
由美國國家航空航天局與歐洲航天局、加拿大航天局聯合研發的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡是已建成的性能最強、造價最高的太空望遠鏡,被認爲是哈勃望遠鏡的“繼任者”。其耗資約100億美元,重7噸,主鏡直徑6.5米,由18片巨大六邊形子鏡構成,採集光線面積達到哈勃望遠鏡的5倍以上。由於體型過大,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡被工作人員以摺疊狀態裝入火箭整流罩內。
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成爲NASA(美國航空航天局)史上最貴單體科學平臺設備的新太空望遠鏡韋伯於今天(25日)順利抵達距離地球150萬公里的計劃觀測位,即將開啓正式工作,而NASA則興奮的表示“距離解開宇宙謎題更近了一步”。
韋伯太空望遠鏡是用來替換退役的哈勃太空望遠鏡而被打造,於2021年12月25日由阿利安5型火箭(Ariane 5)發射升空,啓動推進器是望遠鏡進入太空以來的第3個機動動作。
韋伯預計耗資NASA近100億美元打造,相較於歐洲核子研究組織(CERN)的大型強子對撞機(Large Hadron Collide)與前一個太空望遠鏡哈勃(Hubble Space Telescope),是史上最昂貴的科學平臺之一。
本月初,NASA完成展開韋伯巨大黃金鏡片的程序,將蒐集宇宙開始擴張後,在數百萬年間形成的第一代恆星與銀河發出的紅外線訊號。
韋伯太空望遠鏡的任務也包括研究被稱爲系外行星的遙遠星球,以判定系外行星的來源、演化與適居性。韋伯的下一步包括校準望遠鏡的光學儀器與科學儀器,預計將在6月或7月傳回第一批影像。
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1月25日消息,美國宇航局(NASA)的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)過去1個月中在太空中飛行了160多萬公里,於美國當地時間週一進行了最後一次航向修正操作,終於到達了其最終目的地。現在,JWST將永久停留在那裏,並開始履行觀察宇宙中最古老恆星和星系的使命。
作爲有史以來發射到太空的最強大望遠鏡,JWST在2021年聖誕節當天發射升空,但由於體積太大而無法以最終形態進入太空,研究人員不得不將其摺疊在火箭內發射。到達太空後,JWST就開始了極其複雜的變形和展開動作,以前從未有航天器展示過這樣的超能力。然而,JWST的每個部署操作都被執行得天衣無縫,最終於1月8日完成了主要部署,並展開爲最終形態。
不過這個過程讓任務團隊充滿了擔憂,因爲每個步驟都必須按計劃實施,一次小小的失敗就可能會危及JWST的整個任務。但任務團隊的擔憂並沒有在展開完成後結束,JWST仍然必須進入太空的最後軌道才能恰當地完成任務。如果沒有適當地減速,它有可能進入錯誤的軌道或完全錯過目標軌道。這樣的失敗可能會使任務的未來變得複雜,使科學家與這個耗資近100億美元的太空望遠鏡進行溝通變得極其困難。
幸運的是,JWST完美地完成了最後的部署。NASA旗下戈達德太空飛行中心JWST項目經理比爾·奧克斯(Bill Ochs)在聲明中說:“在過去的一個月裏,JWST取得了驚人的成功,這是對所有花了幾十年時間來確保任務成功的人們表達的敬意。”
雖然用了一個月的時間才走到這一步,但JWST並沒有花很長時間就將自己引導到了最終目的地。在美國東部時間週一下午2點左右,JWST啓動了機載推進器約5分鐘。這是JWST完成三次航向修正的最後一次,使航天器放慢速度,以便以非常精確的方式進入其預定太空軌道。
JWST現在圍繞着太空中1個看不見的點運行,這個點被稱爲地球-太陽拉格朗日點。這是個有點兒神祕的空間區域,太陽和地球的引力和向心力在這裏達到平衡,使物體能夠保持在相對穩定的位置上。JWST主承包商諾斯羅普·格魯曼公司的高管讓-保羅·皮諾(Jean-Paul Pinaud)稱:“在重力實現完美平衡的地方,正在進行一場小小的拔河比賽,但還沒有人獲勝。”
太陽和地球共享五個這樣的拉格朗日點,它們散佈在地球的周圍。JWST圍繞着名爲L2的拉格朗日點運行,它距離太陽更遠。在這個位置,當地球繞着恆星運行時,JWST將幾乎同步地跟隨着這顆行星,就像一個恆定的伴侶,總是在與地球相對的同一位置上。無論地球圍繞太陽運行在哪裏,JWST都保證距離我們大約160萬公里。
JWST圍繞L2運行的軌道實際上相當寬,大致相當於地球和月球之間的距離。但如果沒有外力幫助,JWST不可能永遠保持在這個軌道上。L2是所謂的“僞穩定軌道”,也就是說,圍繞這個位置運行的物體有向1個方向漂移的趨勢。
因此,JWST在其整個生命週期內將不得不對其運行軌道進行小幅調整。每隔20天左右,望遠鏡就會啓動推進器兩到三分鐘,以確保它保持在預定軌道上。最終,這些調整將決定JWST能在太空中保持多長時間的活躍狀態。當推進劑在未來10到20年內耗盡時,望遠鏡的任務就會結束。
這看起來可能是個相當複雜的位置,需要付出大量額外的努力才能保持JWST的穩定。但出於各種原因,L2對JWST來說是最具吸引力的地方,也許最大的.優勢在於它與地球和太陽的距離。JWST可以收集紅外光,這是一種與熱有關的光。由於這種設計選擇,望遠鏡必須時刻保持極低的溫度。
這就是爲什麼JWST配備了永遠面向太陽的防曬罩的原因,它將反射太陽的熱量,使望遠鏡保持低溫狀態。不過,如果NASA不小心,附近任何發出熱量和紅外光的物體都可能擾亂JWST的觀測。通過將望遠鏡放置在離地球160萬公里的地方,NASA保證了來自地球和月球的紅外光不會干擾或加熱望遠鏡。
從能量的角度來看,L2也很合適,因爲JWST的一側總是面向太陽的。在加熱的那一側,望遠鏡有個太陽能電池板,不斷收集陽光爲其供電。其他航天器就沒有這樣的奢侈設計,如環繞地球軌道的哈勃太空望遠鏡。每當哈勃在地球的背面運行時,它就失去了太陽的視野,必須將能量儲存在電池中。JWST永遠不會出現這種情況。諾斯羅普·格魯曼公司JWST任務系統工程負責人凱爾·霍特(Kyle Hott)說:“我們基本上擁有無限的任務操作能力,而且我們不必擔心任何日食。”
在繞地球運行時,日夜不停地轉換也會帶來很多影響,比如溫度的極端波動會使航天器發生碰撞和振動,導致其儀器隨着時間的推移而退化。而JWST在其整個生命週期中都將在大致相同的溫度下運行。
此外,還有保持持續溝通的好處。由於L2相對於地球總是處於相同的位置,JWST將在任何時候都與地球保持特定的距離。這意味着我們可以經常與望遠鏡保持聯繫。霍特說:“我們可以在L2受到地球和太陽的牽引,這樣我們就可以和望遠鏡保持良好的、方便的、持續的通信,這也簡化了很多任務操作。”
進入最終軌道爲JWST的危險太空之旅暫時畫上了句號,也爲科學觀測鋪平了道路。不過,我們還需要等待JWST做好最後準備。在這臺望遠鏡投入使用之前,科學家和工程師很快就會開始精確地對準望遠鏡的鏡子,測試所有儀器,以確保它們準備好收集宇宙中最古老恆星和星系的首批圖像。
這個過程將需要幾個月的時間,但如果進展順利,JWST拍攝的第一批圖像最早可能在今年夏天傳回地球。
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