天天看点

史上最强大的望远镜!关于JWST,你应该知道的一些知识

作者:心

导语

史上最强大的望远镜!关于JWST,你应该知道的一些知识

在科学技术的发展过程中,人们对宇宙的探索也得以逐渐深入,望远镜作为天文学的重要工具,能够帮助人们观测到更远的星系和更暗的星体,从而加深人们对宇宙的认识。

然而地面的望远镜受到大气层的阻挡,导致它无法发挥出最大的功效。

于是,人们想要利用太空中相对干净的环境来放置望远镜,从而达到更高的天文观测精度。

史上最强大的望远镜!关于JWST,你应该知道的一些知识

因此,太空望远镜应运而生。

一般来说,太空望远镜的观测精度和清晰度都要比地面望远镜更高,而且它不受大气的干扰,能够观测到地面望远镜无法观测到的对象。

那么,这些太空望远镜究竟有多强?

目前又有哪些太空望远镜呢?

史上最强大的望远镜!关于JWST,你应该知道的一些知识

一、地面望远镜与太空望远镜的差别。

地球上的大气层对于天文观测有着重要的意义,它能够吸收太阳的紫外线和更短波长的X射线,这些辐射对人类的健康有害。

另外,大气层还能够屏蔽地球外的宇宙线和宇宙辐射,这些辐射同样对人类有害。

但是,大气层也会对天文观测产生干扰,例如,大气层会发出光污染,造成光污染较严重的地区无法观测到非常暗淡的天体。

史上最强大的望远镜!关于JWST,你应该知道的一些知识

另外,大气层本身对光的折射和散射现象也会让观测到的天体更加模糊。

而且,大气层中的气体还会吸收光线,尤其是高能量的光线,例如紫外线和X射线。

由于大气层会吸收这些光线,因此地面上的观测仪器无法观测到这些波长的光线。

因此,地面望远镜无法观测到这些波长的光线。

另外,大气层对红外和微波辐射的吸收也很严重,因此地面望远镜在这些波段的观测也会受到严重的干扰。

另外,大气层对光线的吸收也会削弱光线的强度,因此地面望远镜只能观测到距离它较近的天体,距离它较远的天体由于受到光线的削弱,因此很难被地面望远镜观测到。

由于大气层的存在,地面望远镜的观测范围非常有限,因此,科学家们想到了利用太空中的无大气干扰的特点,放置望远镜从而观测到地面望远镜观测不到的物体,并提高观测精度和清晰度。

史上最强大的望远镜!关于JWST,你应该知道的一些知识

因此,太空望远镜应运而生。

太空中没有大气层的阻挡,因此太空望远镜能够观测到地面望远镜无法观测到的物体。

另外,太空望远镜不受大气的扰,因此观测更加清晰。

太空望远镜的观测精度和清晰度都要比地面望远镜更高,因此可以观测到更暗的物体和更远的物体,这就拓宽了天文学的研究领域和范围。

史上最强大的望远镜!关于JWST,你应该知道的一些知识

二、史上最强大的太空望远镜。

史上最强大的望远镜!关于JWST,你应该知道的一些知识

太空望远镜的发展有着几个关键阶段。

首先是哈勃太空望远镜,这是第一台太空望远镜,它的直径为2.4米。

哈勃太空望远镜的直径虽然只有哈勃望远镜的1/4,但是它由于不受大气的干扰,因此观测精度和清晰度都要比哈勃望远镜更高。

因此,哈勃望远镜能够观测到地面望远镜无法观测到的物体,并且能够观测到更暗的物体和更遥远的物体,因此哈勃望远镜对天文学的研究起到了非常重要的作用。

史上最强大的望远镜!关于JWST,你应该知道的一些知识

哈勃望远镜的建造和发射是一项极其复杂的工程,它需要经过数百人的协作才能完成,并且在这个过程中,它的成本也非常高。

因此,哈勃望远镜只有一个,它的使用时间也非常有限,因此在很长一段时间内,哈勃望远镜一直处于满负荷的状态,而科学家们却有着更多的科学问题需要解决,因此,人们就想要建造一台更大更强的太空望远镜。

史上最强大的望远镜!关于JWST,你应该知道的一些知识

人们建造太空望远镜需要考虑许多方面的因素,例如太空望远镜的重量,太空望远镜所需要搭载的仪器,太空望远镜的观测范围等方面。

因此,人们建造大型太空望远镜的过程中还需要不断地进行技术攻关。

在哈勃望远镜之后,人们建造的太空望远镜也有很多,例如斯皮策太空望远镜、詹姆斯·韦伯太空望远镜等,这些太空望远镜的直径都超过了哈勃望远镜的直径。

然而,科学家们的胃口并不止于此,他们还想要建造一台更大更强的太空望远镜。

于是,经过多年的研发,科学家们建造了一台口径达到6.5米的太空望远镜,这就是詹姆斯·韦伯太空望远镜。

詹姆斯·韦伯太空望远镜由于体积太大,因此只能在太空中进行组装,这是一项非常复杂的工程。

在经过多年的研发和攻关之后,詹姆斯·韦伯太空望远镜终于于2021年12月25日发射升空,这是人类历史上建成的最大最强的太空望远镜。

史上最强大的望远镜!关于JWST,你应该知道的一些知识

詹姆斯·韦伯太空望远镜的直径是哈勃望远镜的三倍,因此它的观测精度和清晰度都要比哈勃望远镜更高,它能够观测到哈勃望远镜无法观测到的物体,并且能够观测到哈勃望远镜无法观测到的暗物质的分布,以及它们的运动规律等。

史上最强大的望远镜!关于JWST,你应该知道的一些知识

三、詹姆斯·韦伯太空望远镜的构造与功能。

史上最强大的望远镜!关于JWST,你应该知道的一些知识

詹姆斯·韦伯太空望远镜是一台非常复杂的仪器,它由许多部件组成。

它的主镜直径为6.5米,比哈勃望远镜的主镜直径大了三倍,因此它能够观测到比哈勃望远镜更暗更遥远的物体。

主镜是一块非常大的镜子,如果它是一块整体的镜子,那么它的重量将非常大,这样就无法进行发射,因此科学家们采用了将主镜分成18块小镜子,然后进行组装的方式。

史上最强大的望远镜!关于JWST,你应该知道的一些知识

这样一来,每块小镜子的重量减轻了许多,因此它们就可以在太空中进行组装了。

如果直接将18块小镜子组装在一起,那么在观测过程中,它们之间会有光束差,从而影响观测精度和清晰度。

因此,为了避免光束差,科学家们通过调整每块小镜子的形状,从而消除了光束差。

另外,由于小镜子的形状必须非常精确,因此它们的制造难度也非常大。

史上最强大的望远镜!关于JWST,你应该知道的一些知识

主镜由18块小镜子组成,它们由主镜支架进行支撑主镜支架由30多根支撑杆组成,支撑杆由碳纤维制成,碳纤维质量非常轻,因此在进行发射时可以减轻主镜支架的重量。

另外,碳纤维还有一个优点,就是它的膨胀系数非常小,因此主镜支架在受到太阳的辐射后,不会因为温差的影响而发生形变。

主镜由18块小镜子组成,每块小镜子的形状都是非常精确的,因此在它们进行组装的过程中,就需要一台精密的仪器进行检验。

因此,科学家们建造了一台专门检测小镜子形状的检测仪器,它由许多部件组成,这些部件包括激光发射器、反射镜、光电探测器、电脑等。

通过调整这些部件,就可以让检测仪器发射出一束激光,然后,激光照射到小镜子上,小镜子就会反射出光束,通过光电探测器,就可以检测出光束的偏移量,从而判断小镜子是否有偏差。

另外,主镜还需要有一个稳定光路,这样才能保证光线落在主镜上的时候,不会出现光路的变化,从而影响观测精度和清晰度。

科学家们为此设计了一个靠近主镜的光路稳定器,这个光路稳定器由一些小镜子、反射镜和光电探测器组成,它可以调整光路的方向,从而保证光线落在主镜上的时候,光路的方向不会发生变化。

另外,为了保证主镜的清洁度,科学家们还在主镜上涂了一层银。

另外,为了避免太阳的辐射对主镜的影响,还在主镜四周做了一个防护罩,这个防护罩可以在主镜不工作的时候,遮挡住主镜,从而减少太阳的辐射。

另外,很多天体发出的光是不可见的,例如红外光、紫外光等,这些光线对人类的眼睛有害,因此科学家们还在主镜的前面加了一个滤镜,这个滤镜可以阻止一些对人类有害的光线。

另外,由于太空中温度极低,因此望远镜的仪器很容易受到寒冷的影响,因此科学家们还在望远镜的发射舱中加入了供暖设备,这样一来,就可以保证仪器的正常工作。

结语

詹姆斯·韦伯太空望远镜的发射对于人类的天文学研究具有非常重要的意义,它将帮助人类更深入地探索宇宙的奥秘,在探索宇宙的过程中,也许还会有更多关于宇宙起源和宇宙演化的重大发现。

继续阅读