巨镜“韦伯”即将凌霄

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  无数的技术细节都必须严格检验——称为苛求也不为过。例如,2017年7月开始对“韦伯”的“光学望远镜和集成科学设备”(OTIS)模块进行一系列低温学真空测试,历时长达近百天。为了能探测到来自非常暗弱的遥远天体的红外辐射,整个“韦伯”必须维持在约40K(约-233℃)的极低温度,而且它的中红外设备(MIRI)还特别需要一个低温降温器,使其温度降至7K(-266℃)。这些检测在NASA约翰逊空间中心的真空室A中进行,该真空室的穹窿形密封大门直径就达12米,重达40吨!
  完整的“韦伯”外观活像一朵骑在冲浪板上的巨大向日葵。这“向日葵”的花瓣就是望远镜的主镜,全长20.197米,宽14.162米,由18块正六边形的反射镜面拼接而成。镜面材料是硬而輕的金属铍,外表镀金。“冲浪板”是“韦伯”的遮阳板,由聚酰亚胺镀铝制成,上下共5层,每一层仅如人的头发丝那么薄。它可以保护望远镜免遭来自太阳、地球和月球(“韦伯”位于日地系统的L2点,故日、地、月三者永远处于它的同一侧)的光与热的影响,确保仪器在低温下工作正常。

想上天也不容易


  “韦伯”的个头太大了,必须将“冲浪板”和“向日葵”都折叠起来,才能作为阿丽亚娜5型火箭的“乘客”前往太空。在到达目的地之后,再通过约180步的操作重新展开。整个操作流程在前几年中已演练再三,有一次遮阳板坏了,致使一再延期的计划再一次延误。2020年3月,新冠肺炎疫情又使望远镜的组装和检测被迫推迟。
  各种科学设备组装在一起的“韦伯”,要在美国加利福尼亚州的诺斯洛普·格鲁门公司与飞船部分(即组装在一起的太阳帆和船舱)相整合,进行更广泛的最终测试。此事也已顺利完成。
  不言而喻,“韦伯”的研制团队会充分吸取“哈勃”的种种经验教训。例如,人们记忆犹新,“哈勃”曾因一个低级错误而导致成像质量不佳,后来NASA于1993年12月2日用“奋进号”航天飞机将7名宇航员送入太空前往修复。他们给“哈勃”装上一个矫正透镜,其作用有如给人戴上近视眼镜,最终拍摄的天体照片质量极佳。这样的错误决不容许在“韦伯”身上重演,因为宇航员不可能亲临远离地球150万千米的日地系统L2点去维修。如何杜绝此类隐患,“韦伯”已有许多预案和举措。

将会带来何等惊喜


  在到达日地系统L2点之后,“韦伯”还要进行一系列调试才能正式开展工作。天文学家可真急不可待了,有太多的事情正等着“韦伯”去做呢。例如,当代天文学能够言之成理地推断,宇宙大爆炸之后过了几亿年,第一批恒星和星系开始诞生。但是,这一切究竟是如何发生的?揭秘其详情细节,就应该是“韦伯”一显身手的用武之地。
  再如探索系外行星——太阳系外环绕其他恒星运行的行星,也是当下天文学的热门研究领域。今天,天文学家探测到的系外行星已经数以千计,它们将是“韦伯”倾情关注的对象,尤其是与我们地球相似度很高的那些星球,会不会有生命栖居?就此而言,特别值得期待的或许当推位于宝瓶座中、距离地球仅40光年的“特拉比斯特-1”(Trappist-1)行星系统了。“特拉比斯特-1”是一颗红矮星,已发现它有7颗行星,其中的3颗是大小如地球、且位于宜居带中的岩质行星。“韦伯”将探明它们的大气组成,以判断这些行星是否真正“宜居”。
  人们尽可以大胆地想象,“韦伯”或许会瞥见什么样的新天体,或许会看到什么样的新现象。但是,更令人惊喜的必定是你全然意想不到的种种新发现,且让我们拭目以待吧!
  (卞毓麟,天文学家,著名科普作家,科技出版专家。)
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