天天看点

鸽王韦伯发射倒计时,30天飞抵150万公里的拉格朗日点,咱也会有

作者:黑猫星球

如今的航天工业拥有三大"王牌",在地面上已有十多年的俄罗斯"科学"实验舱,今年7月21日成功发射并抵接国际空间站,美国下一代月球火箭SLS定于11月4日首次发射。詹姆斯·韦伯太空望远镜JWST经过9,300公里的长途跋涉,终于准备好于美国时间10月18日从南美洲的法属圭亚那发射。

鸽王韦伯发射倒计时,30天飞抵150万公里的拉格朗日点,咱也会有

韦伯的全尺寸模型美妆地图

鸽王韦伯发射倒计时,30天飞抵150万公里的拉格朗日点,咱也会有

运输时,怕被海盗抢劫

此前,韦伯最早预定的发射日期是2007年,但由于种种原因,它只在2019年8月28日组装,发射日期一直"鸽子"到14年后,比这架红外太空望远镜的预期寿命还要长。最初,韦伯的预算是5亿美元,现在它已经花了96.6亿美元,四舍五入是100亿,项目严重超支,是真正的"王牌王"。

鸽王韦伯发射倒计时,30天飞抵150万公里的拉格朗日点,咱也会有

鸽子已经做了14年,耗资100亿

鸽王韦伯发射倒计时,30天飞抵150万公里的拉格朗日点,咱也会有

韦伯全尺寸型号

然而,欧空局和美国宇航局花了这么多钱坚持认为,十多年来一直没有放弃的"韦伯"确实是一个"神器"。有人说这是新一代的哈勃望远镜。由于哈勃望远镜只在距离地球约600公里的低轨道上,韦伯的轨道高度为150万公里。你知道,月球离地球只有384,000公里。

鸽王韦伯发射倒计时,30天飞抵150万公里的拉格朗日点,咱也会有

150万公里是L2拉格朗日点

确切地说,韦伯望远镜在L2拉格朗日点运行,从发射到到达大约30天,距离正式开始工作还有六个月,这无疑是人类太空飞行史上的又一个新水平。为了完成150万公里的旅程,它需要完成一系列的点火和运动,比如在发射12.5小时后打开望远镜的推进器,在一周内进行第二次轨道调整,以及打开天线,太阳能电池板和网球场大小的遮阳板。其中一盏灯是打开遮阳板,望远镜需要近200个致动器配合,释放150多个器官才能完成。让我们这样说吧,如果我们能成功地将近6.5吨重的韦伯发射到L2,这意味着人类几乎可以在拉格朗日角建造一个空间站。

鸽王韦伯发射倒计时,30天飞抵150万公里的拉格朗日点,咱也会有

这是一段漫长的旅程

鸽王韦伯发射倒计时,30天飞抵150万公里的拉格朗日点,咱也会有

灰色通常很复杂

在遮阳板方面,它由近7,000个组件,400个滑轮,大量电缆和8个驱动电机组成。这种复杂结构的设计是由于其主要任务是研究大爆炸理论和宇宙微波背景辐射的残余红外证据,即观察今天可见宇宙的初始状态。为此,它配备了高灵敏度红外传感器,光谱仪等。为了便于观察,望远镜主体应该能够承受极低的温度,避免阳光和地球对光的反射。为此,望远镜带有一个可折叠的光罩,以屏蔽将成为干扰的光源,这简直就是一个"黑匣子"。

鸽王韦伯发射倒计时,30天飞抵150万公里的拉格朗日点,咱也会有

这就像StarShipTage一样,是一个遮阳板。

我们之前说过,韦伯不是第二代哈勃望远镜,但是除了工作高度之外,它们在原理和设计上是完全不同的。哈勃主要在光学和紫外波长下研究宇宙,只有少量的红外探测,而韦伯主要利用红外来观测宇宙,属于科什望远镜,是一个三镜耗散系统。此外,哈勃的主镜直径仅为2.4米,而韦伯的主镜要大得多,达到6.5米。

鸽王韦伯发射倒计时,30天飞抵150万公里的拉格朗日点,咱也会有

哈勃和韦伯主镜直径比较

鸽王韦伯发射倒计时,30天飞抵150万公里的拉格朗日点,咱也会有

人类望远镜直径的比较

但是,由于如此大的主镜已经比阿丽亚娜5号火箭的直径还要大,韦伯是如何将自己置于有效载荷平台上的呢?其实,看看它的18个蜂巢结构镜片,它能像伞子一样把自己合拢起来。但是,这种封闭和开放的结构可能过于复杂,因为要观察宇宙,就要确保当蜂窝结构开放时,误差不超过10纳米。

鸽王韦伯发射倒计时,30天飞抵150万公里的拉格朗日点,咱也会有

误差不得超过10纳米

鸽王韦伯发射倒计时,30天飞抵150万公里的拉格朗日点,咱也会有

这就是韦伯拧紧火箭整流器的方式

为此,Weber在每个透镜的背面都有七个电机,可以在10纳米的精度范围内调整透镜的形状和方向,然后在高精度微电机和波面传感器的控制下进行扩展,这些都是高科技的。不仅如此,甚至镜子也经过特殊研磨和处理,使其在遮阳阴影的极度寒冷中不会变形。

鸽王韦伯发射倒计时,30天飞抵150万公里的拉格朗日点,咱也会有

涂昊金镜片

鸽王韦伯发射倒计时,30天飞抵150万公里的拉格朗日点,咱也会有

这真的是高科技

此时,不容置疑的是,中国空间站用望远镜"行天"和太阳轨道望远镜,中国科学院长春光机也在研制"韦伯"PLUS。为了保证较大直径蜂窝透镜的精度,我们采用在轨装配技术,即在空间自动装配中使用机械臂和"机械蜘蛛",通过异构锥体捕获系统和"双弹性"被动缓冲理论模型,将相对位置误差控制在0.015mm范围内。

鸽王韦伯发射倒计时,30天飞抵150万公里的拉格朗日点,咱也会有

我们的伟伯加

鸽王韦伯发射倒计时,30天飞抵150万公里的拉格朗日点,咱也会有

由机器人手臂和太空蜘蛛在轨道上组装

鸽王韦伯发射倒计时,30天飞抵150万公里的拉格朗日点,咱也会有

地面理论测试

在小作文的时候,还没有韦伯发射的消息,希望这次王牌能成功,阻止鸽子。除了科学、SLS火箭和韦伯,航天工业中其实还有好几只"鸽子",比如欧空局的火星探测器、美俄金星探测器、俄罗斯宙斯核动力太空拖船等等,如果没有"延迟",人类航天产业可以再上一个台阶。

鸽王韦伯发射倒计时,30天飞抵150万公里的拉格朗日点,咱也会有

俄罗斯核动力太空拖船也有实物

继续阅读