投稿|探索宇宙起源:百亿美金“鸽王”韦伯的背后故事( 四 )


韦伯会在此基础上对这些盘形结构做更细致的分析,对已知的行星的大气做很多,细致的结构成分的分析,探究有没有跟生命相关的分子存在 。
《硅谷101》:我之前看过一个科普纪录片 。他提出要研究人的一生,并不是从人的婴儿到儿童到老年的时间维度去研究 。宇宙它的年龄太大,如果拍到一个足够大的照片含有足够的样本,我们可以同时研究它的多个年龄期,看这个行星是怎么进化的 。
龙凤:对,所以需要我们的设备足够强大,集光能力足够好,才能看到更遥远的地方 。那是它更早期的时候,有更大的样本可以全天候,在不同的波段同时观测,保证足够的样本做统计性分析 。
《硅谷101》:可以拍到更多更大的样本 。
龙凤:对,以及更细节的信息,它口径比哈勃大得多 。
吕建伟:我补充下,关于早期的恒星或者恒星周围的星系盘的形成, 詹姆斯韦伯有一个很大的优点 。它的观测波长较长,所以能看到更冷的、周围尘埃很多的一些系统 。这个对应了非常早期的恒星或者周围的星系盘形成的时间 。
02 创新制冷技术或让韦伯超长工作《硅谷101》:其实在詹姆斯韦伯之前还有一个红外空间望远镜 Spitzer 。它跟詹姆斯韦伯的波段比较相近,技术上也有很多的继承 。
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图|Spitzer 图源:NASA
你可不可以跟大家讲一下 Spitzer 是什么?詹姆斯韦伯在技术上继承了 Spitzer 什么?
吕建伟:Spitzer 跟我们学校很有缘,我校红外线小组两位夫妻天文学家,在 Spitzer 时代也是负责他的关键仪器的人物 。很多人说詹姆斯韦伯是哈勃的继承者,但其实也可以说它也是 Spitzer 的继承者 。
Spitzer 除了工作波段和詹姆斯韦伯比较接近,在历史上的起伏也很相似 。詹姆斯韦伯从上个世纪 90 年代初开始构思,97 年左右开始设计制造,到今天他大概花了不到 25 年 。而Spitzer 望远镜是在 80 年代初开始构思,经过了20 年左右才成功发射 。中间他们遇到了很多很多的技术困难,包括 NASA 的经费不足,或者发生事故等 。
美国的「挑战者号」航天飞机在 1986 年时还没进入轨道就爆炸了 。之后哈勃在 1991 年也出了问题,它被发现镜面与设计时不一致,存在「近视」问题 。一连串的事故,使美国重新对太空项目审核 。Spitzer 和詹姆斯韦伯都差点因为经费超预算等问题被砍掉,幸好有小部分科学家的坚持才能最终发射 。
关于两者间的关系,Spitzer 望远镜比詹姆斯韦伯要小得多 。它的口径只有詹姆斯韦伯不到 1/8。它革命性的技术在于「被动制冷」 。
所有的物体都会有红外的辐射,包括地球上大气、望远镜的本身(镜面、探测器、电子线路)等 。需要降低整个系统的温度,以求更好的红外探测进化 。在 Spitzer 之前,普遍做法是把整个望远镜装在一个由液氮包围的大缸子里,再通过火箭把它扔上天,运载的燃料大都去推动大缸子了 。因为 90 年代 Spitzer 望远镜有被砍掉的风险,所以大家就精益求精想办法提高质量并降低成本 。
有一天我们学校的一个天文学家,想到了一个方法 。我们可以把望远镜扔到太空中,利用环境进行自动制冷,而不是把整个望远镜都装在液氮里 。人们只需要在设计的材料上利用一些散热系数较高的物质,再把探测器周围的电子线路等,包裹在更小的液氮罐子里 。如此,整体发射成本降低很多,且望远镜也可以造得更大,这是一个技术创新 。

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