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风河支持NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜采掘宇宙宝藏

作者:Alex Wilson时间:2022-07-27来源:国产a片产品世界收藏

为了进行最清晰精确的观测,詹姆斯·韦伯必须像每天日出日落一样可靠,像磐石一样稳定,而它的工作空间比但丁地狱第九层还要冷。

本文引用地址:/article/202207/436715.htm

 

6月初,公布詹姆斯·韦伯遭受到一个微小陨石碰撞。这是一块高速运动着的犹如尘埃一般微小的岩石。如今,进入一定范围的微小陨石都会被望远镜的设计者密切关注。事实上,这已经是韦伯遭受的第五次袭击,是迄今为止规模最大的一次。 

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詹姆斯韦伯拍摄的太空照片

 

韦伯的主镜由18块铍金子镜构成,此次撞击在其中一块上留下了一个小坑。由此引起的轻微变形应该不会影响太空数据采集。不过,这个小坑还是提醒人们,韦伯这部极其精密的设备,是在极端、严酷的环境中工作,而且必须可靠运行,不容发生任何意外。太空充满了微小陨石,还有从太阳风暴中发出并穿越星际空间高速辐射的带电粒子,也可能会对国产a片设备造成严重破坏。

 

在太空中,不仅没有人能听到你的呼救,而且距离最近的维修团队也远在一百万英里之外。

 

开辟宇宙中的一片阴凉

 

詹姆斯·韦伯是迄今为止发射到太空的最大望远镜,也是一个惊人的工程奇迹。采用折叠展开式的镜片,这一灵感来自孩子们的手工折纸游戏。18块六边形子镜,每一块都由六个执行器来控制。这些执行器是由电机和齿轮组成的微小精密组件,可以调整每个子镜的角度,使它们可以像一面大镜子一样聚焦起来。

 

 

韦伯还配备了一个网球场大小的遮阳板,这是保持其传感器足够低温以便检测微弱红外辐射所必需的,也是这台望远镜的独特专长。开辟这片阴凉,让韦伯望远镜在接近绝对零度的温度下工作,这是中红外仪器(MIRI)在7 K(-266°C或-447°F)左右工作时物理上可能达到的最低温度。

 

为什么需要检测红外线?这样做有两方面的意义。一方面,由于宇宙的膨胀,最遥远的天体远离我们的速度最快,因此这些物体发出的光波被拉长,就像警报器的音调随着远离速度的增加而降低一样。这会将光线移向光谱中波长较长的红端,这种现象称为“红移”。那些最遥远的天体和最遥远的时间——过去130多亿年的图像——光线已经从可见光转变为红外线。詹姆斯·韦伯将被用来寻找宇宙中最久远的发光物体。

 

另一方面,红外线比其他波长更能穿透尘埃和气体云。由于恒星的诞生和行星系统的形成通常发生在此类尘埃和气体云之中,因此红外线让我们能够获得质量更好的图像。此外,红外线比较便于光谱学分析,这使我们能够分析恒星或行星大气的化学成分。

 

上演精妙的舞蹈

 

詹姆斯·韦伯成功发射一个月后,在第二个拉格朗日点(L2)进入了亚稳轨道,在大约150万公里(100万英里)的距离跟踪地球-月球系统,围绕着太阳运行。在遮阳板开辟的那片阴凉区域,在远离地球上任何干扰的舒适环境下,它将开始下一个激动人心的阶段任务,既包括观察早期宇宙中最遥远的星系,也包括精准观测相对较近的一些系外行星。

 

 

为了达成这些任务,詹姆斯·韦伯上演着精妙的舞蹈,例如释放和展开太阳能电池板、航向修正点火、展开遮阳板、主镜和副镜。所有这些精妙舞蹈都归功于及其合作伙伴,以及他们的科学家和工程师的专业知识和奉献精神。在太空中,任务关键型系统绝对不允许发生任何失误,因为我们没有第二次机会。

 

开采宇宙的宝藏

 

功能安全性、信息安全性和可靠性是DNA的组成部分,由此推动着的软件开发和演进,这些软件产品已成功部署在许多空间系统中,从火星探测器“毅力号“与”好奇号”,到搜索与地球大小相仿行星的“开普勒号”,再到抵达近地小行星“本努(Bennu)”并采取样本返回地球的航天器OSIRIS REx。在詹姆斯·韦伯望远镜的集成科学仪器模块(ISIM)中,的VxWorks实时操作系统(RTOS)同样发挥了重要作用,对此我们感到十分自豪。VxWorks为科学有效载荷应用软件提供了操作系统服务层(参见 ISIM会议论文中的图21),而且是运行在抗辐射处理器上。

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令人神往的星系——NASA, ESA, CSA, AND STSCI

 

詹姆斯·韦伯的ISIM整合了四种主要的科学有效载荷,包括近红外摄像机和光谱仪以及中红外仪器,可支持17种不同的仪器“模式”。NASA已经完成了所有这些模式的检查和验证流程,并发布了首批图像。这里呈现的第一张预览图片,其中展现了数量惊人的星系。这张图片所代表的那一片天空,大小相当于我们张开臂膀所能拥抱的沙粒中的一颗!

 

詹姆斯·韦伯的科学有效载荷——近红外成像仪和无缝光谱仪(NIRISS),对于研究系外行星的大气层特别有效。基于我们可能获得的有关宇宙早期形成的所有壮观图像和基本知识,这个相对偏门的话题却可能会引起最大的公众热情。

 

想象一下,有一天詹姆斯·韦伯捕捉到了一个非常清晰的光谱仪,它拍到了一颗系外行星在其恒星系的人类可居住区内的大气层。这是一种光谱仪,能够显示氧气的显著百分比,表明光合作用的存在。由此甚至可以引发我们的想象力,找到与我们类似的生物。

 

詹姆斯·韦伯望远镜的整体使命是比以往任何时候都更深入、更清晰地观察宇宙。我们一定会获得以往从未了解的新发现。意大利有句谚语:未知的知识无异于未发现的宝藏。詹姆斯·韦伯将会拍摄一张又一张具有里程碑意义的图片,我们肯定会持续看到意想不到的奇迹。

 




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