揭秘韦伯望远镜:将被发射到150万公里之外 可搜索宇宙生命

想必很多人都听过哈勃空间望远镜的名字。这台在地球大气层之上的望远镜就像是人类在太空中的眼睛,帮助我们更好地探索宇宙的奥秘。

在哈勃空间望远镜之后,美国国家航空航天局(NASA)宣布将于2021年3月发射詹姆斯·韦伯空间望远镜(韦伯望远镜)。它以NASA第二任局长詹姆斯·韦伯的名字命名。韦伯在任期间,美国的航天事业曾有许多突破性的发展,包括完成了“阿波罗”登月计划等一系列重要的空间探测项目。因此,自研发之初,韦伯望远镜就被人们寄予了厚望。

艺术家描绘的部署在轨道上的韦伯望远镜(图片来源:Northrop-Grumman)

同哈勃空间望远镜相比,韦伯望远镜的质量更小,仅为6.2吨,约为哈勃空间望远镜的一半。但它的主反射镜的口径却达到了6.5米。韦伯望远镜还安装了经过优化的近红外摄像机 (NIRCAM)。NIRCAM 的近红外线功能使其能够穿透银河系外宇宙的暗物质云,探索更遥远的空间。不仅如此,它还可以看到更遥远的过去,追溯“第一道光”的时代和最初的恒星的诞生。同时,它也支持在太阳系外的行星上寻找生命的痕迹。

韦伯望远镜将被发射到距离地球约150万公里的空间内。由于距离地球太远,届时,相关机构将无法派遣宇航员对它进行维修和保养。因此,在十年左右的服役期间,它必须以极低的能耗,十年如一日地无故障运行。而这正是工程师们在设计韦伯望远镜时所面临的一大挑战。

韦伯望远镜镜面系统在NASA马歇尔航空飞行中心接受低温测试(图片版权:Ball Aerospace)

望远镜中的集成科学仪器模块(ISIM)是一个复杂的组合体,它包含传感器、摄像头和电子设备。从最低级别的定制化集成电路到ISIM中四个科学仪器的整体多重物理量模拟,大量软件系统从中发挥着重要作用。

据悉,明导公司的Tanner设计套件被用于创建关键的模数转换器(ADC)阵列。该阵列将由詹姆斯·韦伯摄像系统所创建的模拟图像转换为可下载到地球的数字图像。

此外,还有被称为“Femap”的软件帮助NASA对韦伯望远镜各组件的性能进行模拟仿真。该软件用于为针对韦伯望远镜上安装好的仪器模块的热分析与结构分析整合所有解算器信息。

据估计,宇宙的年龄(自“大爆炸”以来)约为138.2亿年。在漫长的时间里,是否有新生命体出现在了宇宙的某个角落呢?宇宙中还有那么多秘密有待探索。也许詹姆斯·韦伯空间望远镜会帮助我们揭开其中一些谜题。