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史上最強大的望遠鏡!關于JWST,你應該知道的一些知識

作者:心

導語

史上最強大的望遠鏡!關于JWST,你應該知道的一些知識

在科學技術的發展過程中,人們對宇宙的探索也得以逐漸深入,望遠鏡作為天文學的重要工具,能夠幫助人們觀測到更遠的星系和更暗的星體,進而加深人們對宇宙的認識。

然而地面的望遠鏡受到大氣層的阻擋,導緻它無法發揮出最大的功效。

于是,人們想要利用太空中相對幹淨的環境來放置望遠鏡,進而達到更高的天文觀測精度。

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是以,太空望遠鏡應運而生。

一般來說,太空望遠鏡的觀測精度和清晰度都要比地面望遠鏡更高,而且它不受大氣的幹擾,能夠觀測到地面望遠鏡無法觀測到的對象。

那麼,這些太空望遠鏡究竟有多強?

目前又有哪些太空望遠鏡呢?

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一、地面望遠鏡與太空望遠鏡的差别。

地球上的大氣層對于天文觀測有着重要的意義,它能夠吸收太陽的紫外線和更短波長的X射線,這些輻射對人類的健康有害。

另外,大氣層還能夠屏蔽地球外的宇宙線和宇宙輻射,這些輻射同樣對人類有害。

但是,大氣層也會對天文觀測産生幹擾,例如,大氣層會發出光污染,造成光污染較嚴重的地區無法觀測到非常暗淡的天體。

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另外,大氣層本身對光的折射和散射現象也會讓觀測到的天體更加模糊。

而且,大氣層中的氣體還會吸收光線,尤其是高能量的光線,例如紫外線和X射線。

由于大氣層會吸收這些光線,是以地面上的觀測儀器無法觀測到這些波長的光線。

是以,地面望遠鏡無法觀測到這些波長的光線。

另外,大氣層對紅外和微波輻射的吸收也很嚴重,是以地面望遠鏡在這些波段的觀測也會受到嚴重的幹擾。

另外,大氣層對光線的吸收也會削弱光線的強度,是以地面望遠鏡隻能觀測到距離它較近的天體,距離它較遠的天體由于受到光線的削弱,是以很難被地面望遠鏡觀測到。

由于大氣層的存在,地面望遠鏡的觀測範圍非常有限,是以,科學家們想到了利用太空中的無大氣幹擾的特點,放置望遠鏡進而觀測到地面望遠鏡觀測不到的物體,并提高觀測精度和清晰度。

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是以,太空望遠鏡應運而生。

太空中沒有大氣層的阻擋,是以太空望遠鏡能夠觀測到地面望遠鏡無法觀測到的物體。

另外,太空望遠鏡不受大氣的擾,是以觀測更加清晰。

太空望遠鏡的觀測精度和清晰度都要比地面望遠鏡更高,是以可以觀測到更暗的物體和更遠的物體,這就拓寬了天文學的研究領域和範圍。

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二、史上最強大的太空望遠鏡。

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太空望遠鏡的發展有着幾個關鍵階段。

首先是哈勃太空望遠鏡,這是第一台太空望遠鏡,它的直徑為2.4米。

哈勃太空望遠鏡的直徑雖然隻有哈勃望遠鏡的1/4,但是它由于不受大氣的幹擾,是以觀測精度和清晰度都要比哈勃望遠鏡更高。

是以,哈勃望遠鏡能夠觀測到地面望遠鏡無法觀測到的物體,并且能夠觀測到更暗的物體和更遙遠的物體,是以哈勃望遠鏡對天文學的研究起到了非常重要的作用。

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哈勃望遠鏡的建造和發射是一項極其複雜的工程,它需要經過數百人的協作才能完成,并且在這個過程中,它的成本也非常高。

是以,哈勃望遠鏡隻有一個,它的使用時間也非常有限,是以在很長一段時間内,哈勃望遠鏡一直處于滿負荷的狀态,而科學家們卻有着更多的科學問題需要解決,是以,人們就想要建造一台更大更強的太空望遠鏡。

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人們建造太空望遠鏡需要考慮許多方面的因素,例如太空望遠鏡的重量,太空望遠鏡所需要搭載的儀器,太空望遠鏡的觀測範圍等方面。

是以,人們建造大型太空望遠鏡的過程中還需要不斷地進行技術攻關。

在哈勃望遠鏡之後,人們建造的太空望遠鏡也有很多,例如斯皮策太空望遠鏡、詹姆斯·韋伯太空望遠鏡等,這些太空望遠鏡的直徑都超過了哈勃望遠鏡的直徑。

然而,科學家們的胃口并不止于此,他們還想要建造一台更大更強的太空望遠鏡。

于是,經過多年的研發,科學家們建造了一台口徑達到6.5米的太空望遠鏡,這就是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡。

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡由于體積太大,是以隻能在太空中進行組裝,這是一項非常複雜的工程。

在經過多年的研發和攻關之後,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡終于于2021年12月25日發射升空,這是人類曆史上建成的最大最強的太空望遠鏡。

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詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的直徑是哈勃望遠鏡的三倍,是以它的觀測精度和清晰度都要比哈勃望遠鏡更高,它能夠觀測到哈勃望遠鏡無法觀測到的物體,并且能夠觀測到哈勃望遠鏡無法觀測到的暗物質的分布,以及它們的運動規律等。

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三、詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的構造與功能。

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詹姆斯·韋伯太空望遠鏡是一台非常複雜的儀器,它由許多部件組成。

它的主鏡直徑為6.5米,比哈勃望遠鏡的主鏡直徑大了三倍,是以它能夠觀測到比哈勃望遠鏡更暗更遙遠的物體。

主鏡是一塊非常大的鏡子,如果它是一塊整體的鏡子,那麼它的重量将非常大,這樣就無法進行發射,是以科學家們采用了将主鏡分成18塊小鏡子,然後進行組裝的方式。

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這樣一來,每塊小鏡子的重量減輕了許多,是以它們就可以在太空中進行組裝了。

如果直接将18塊小鏡子組裝在一起,那麼在觀測過程中,它們之間會有光束差,進而影響觀測精度和清晰度。

是以,為了避免光束差,科學家們通過調整每塊小鏡子的形狀,進而消除了光束差。

另外,由于小鏡子的形狀必須非常精确,是以它們的制造難度也非常大。

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主鏡由18塊小鏡子組成,它們由主鏡支架進行支撐主鏡支架由30多根支撐杆組成,支撐杆由碳纖維制成,碳纖維品質非常輕,是以在進行發射時可以減輕主鏡支架的重量。

另外,碳纖維還有一個優點,就是它的膨脹系數非常小,是以主鏡支架在受到太陽的輻射後,不會因為溫差的影響而發生形變。

主鏡由18塊小鏡子組成,每塊小鏡子的形狀都是非常精确的,是以在它們進行組裝的過程中,就需要一台精密的儀器進行檢驗。

是以,科學家們建造了一台專門檢測小鏡子形狀的檢測儀器,它由許多部件組成,這些部件包括雷射發射器、反射鏡、光電探測器、電腦等。

通過調整這些部件,就可以讓檢測儀器發射出一束雷射,然後,雷射照射到小鏡子上,小鏡子就會反射出光束,通過光電探測器,就可以檢測出光束的偏移量,進而判斷小鏡子是否有偏差。

另外,主鏡還需要有一個穩定光路,這樣才能保證光線落在主鏡上的時候,不會出現光路的變化,進而影響觀測精度和清晰度。

科學家們為此設計了一個靠近主鏡的光路穩定器,這個光路穩定器由一些小鏡子、反射鏡和光電探測器組成,它可以調整光路的方向,進而保證光線落在主鏡上的時候,光路的方向不會發生變化。

另外,為了保證主鏡的清潔度,科學家們還在主鏡上塗了一層銀。

另外,為了避免太陽的輻射對主鏡的影響,還在主鏡四周做了一個防護罩,這個防護罩可以在主鏡不工作的時候,遮擋住主鏡,進而減少太陽的輻射。

另外,很多天體發出的光是不可見的,例如紅外光、紫外光等,這些光線對人類的眼睛有害,是以科學家們還在主鏡的前面加了一個濾鏡,這個濾鏡可以阻止一些對人類有害的光線。

另外,由于太空中溫度極低,是以望遠鏡的儀器很容易受到寒冷的影響,是以科學家們還在望遠鏡的發射艙中加入了供暖裝置,這樣一來,就可以保證儀器的正常工作。

結語

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的發射對于人類的天文學研究具有非常重要的意義,它将幫助人類更深入地探索宇宙的奧秘,在探索宇宙的過程中,也許還會有更多關于宇宙起源和宇宙演化的重大發現。

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