在人类探索未知宇宙奥秘的过程中,太空望远镜成为人类的一双千里眼,帮助我们看到更广阔的浩瀚星空。20多年前,美国宇航局、欧洲航天局等机构合作,开始投资96亿美元,建造一代最先进的太空望远镜——詹姆斯·韦伯太空望远镜。据外媒最新消息,这个项目目前已经进入了最后的冲刺阶段,计划在明年发射升空。
据国外媒体报道,韦伯太空望远镜看上去像是科幻小说中的一幕——一座高耸的六边形金镜塔,顶在一个巨大的五层银色遮阳篷和一辆圆形宇宙飞船上。望远镜的反射镜被抛光到几纳米的精确度,在一组复杂的仪器前面,这些仪器足够灵敏,能够破译外星大气,并追溯到时间诞生的黎明时分。
自从去年8月最后一批完成的部件从美国宇航局的各个基地运抵以来,在加利福尼亚州雷东多海滩诺斯罗普·格鲁曼太空园区一个干净的厂房中,6.35吨重的韦伯太空望远镜开始逐步组装成型。
从车间有利位置来看,显示这个望远镜四层楼高度的唯一标志是穿着白色连身衣的工程师在它的基座上跑来跑去。这是上个月晚些时候应邀参加任务下一步行动简报的新闻界首次看到完全组装好的韦伯望远镜。
“在过去的几年里,我们分两半工作。”诺斯罗普·格鲁曼公司的韦伯太空望远镜项目经理斯科特·魏罗斌(Scott Willoughby)笑着说:“直到去年夏天,他们在订婚很久之后,然后结婚了。我们把两半放在一起创建了一个太空天文台,我们正在庆祝这一成功。”
在经历了24年和无数次延迟之后,这个耗资96亿美元的任务进入了最后一年的调整和测试,之后韦伯望远镜将被运送到法属圭亚那的圭亚那航天中心,于2021年3月发射到太空中。
韦伯望远镜由美国宇航局、欧洲航天局和加拿大宇航局共同投资建设,这个项目吸引了来自24个国家和地区的数千名科学家和工程师。它在美国各地的几个设施中分别同时建造,其中的重点工厂是诺斯罗普·格鲁曼公司和马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心。
韦伯太空望远镜将会距地球160万公里的轨道上运行,它将在观察宇宙大爆炸后的135亿年的历史。在大爆炸时刻,宇宙从黑暗的等离子体状态过渡到形成第一束光、恒星和星系。它还将分析围绕其他恒星运行的较小岩石系外行星的大气成分,以确定它们对生命繁衍的支持程度。
魏罗斌说:“我们来自哪里,我们是孤独的,这是最重要的使命。我们从未见过不是由爆炸恒星形成的恒星。是什么让块状星体聚集在一起并点燃了第一颗星星?每次你认为自己知道什么,你都想证明给别人看,看看事情是如何发生的。”
起初,婴儿时代的宇宙主要是氢和氦——在亿万年的太阳聚变产生今天发现的大量其他元素之前。当时的恒星比太阳大300倍,在以巨大的超新星死亡之前只活了几百万年。
该望远镜旨在捕捉来自这些爆炸的红外光痕迹,当分析后,将告诉科学家它们是由什么组成的以及它们形成的环境。在测量了大爆炸产生的宇宙热量后,这是宇宙的下一个篇章,约翰·马瑟和乔治·斯穆特因此获得了2006年诺贝尔物理学奖。
“光从哪里来?我们是如何从大爆炸中走出来的?”戈达德大学的韦伯太空望远镜高级项目科学家马瑟说。“人们着迷于历史,他们的家谱。他们想知道,‘我们要去哪里?’所以这是我们发现其中一些的一点点。”
从更大的视野来看,在我们的太阳在50亿年后死去后,寻找类似地球的世界是确保人类生存的第一步。更直接地说,它可能为我们的地球起源和不断变化的栖息地提供线索。
“更好地理解地球的一个方法是找到其他地方,并弄清楚它们是如何工作的,”马瑟说。“我们仍然能够找到我们地质历史的痕迹,但那只告诉你一个故事。所以如果你能说,金星变成温室之前是什么样的?或者火星变干涸之前是什么样的?然后它会给你一些提示,告诉你在地球上需要做些什么来保护环境。这些地方是理解问题的微型实验室。”
空前的挑战
当工程师们在1996年开始谋划韦伯太空望远镜时,他们需要使用10种当时尚不存在的技术。其中包括一面直径为6.5米的大型反射镜,它必须被切分成18个独立的部分,但作为一个整体工作,以及五个网球场大小的遮阳篷,以阻挡太阳的辐射并将望远镜的温度降至超级寒冷的温度。
整个太空望远镜必须折叠起来,以适合直径大约5米的阿丽亚娜火箭整流罩,并按照程序在160万公里之外展开设备。它还需要比以前的探测器更灵敏的新一代探测器。