杨先碧

正在装配中的韦伯望远镜

究竟有多大

目前正在运行的太空望远镜中,鼎鼎有名的是哈勃望远镜。它的口径为2.4米,长度约为16米,总质量约11吨,主镜聚光面积约为4.3平方米。

韦伯望远镜的设计草图

拟作为哈勃望远镜的继任者,韦伯望远镜是目前最大的太空望远镜,其口径为6.5米,是哈勃的2.7倍。韦伯望远镜的主镜聚光面积高达25平方米,是哈勃望远镜的5倍以上。虽然韦伯望远镜比哈勃望远镜大不少,但随着近20年来技术不断进步,韦伯望远镜采用了不少轻型材料和设备,其总质量只有6.5吨,比哈勃望远镜少了约40%。

观测能力如何

韦伯望远镜网球场大小的遮阳罩表面近似菱形,从外观上看就像是一张帆布床。韦伯望远镜的主镜很像射电望远镜,“侧卧”在防护罩上。这面主镜由18块六角形反射镜构成。主镜外形很像蜂巢,这一设计的确模仿了蜂巢,因为蜂巢是自然界中最稳定的结构之一。

主镜的每块反射镜看上去一模一样,肉眼看不出差异,这是因为这些反射镜的镜面在被抛光机抛光时产生的误差不超过10纳米。为了调整误差,这些镜面可以轻微移动。每块镜面背部装有7个马达,能在10纳米范围内微调镜面的形状和朝向。

韦伯望远镜有一个巨大的遮阳罩

单从红外线的观测能力来衡量,韦伯望远镜比哈勃望远镜强大16倍。但韦伯望远镜只能观测红外线,而哈勃望远镜可观测红外线、紫外线和可见光。也就是说,韦伯望远镜是“单项选手”,哈勃望远镜是“三项全能选手”。

为何要远离地球

一些望远镜之所以要安置在太空中,主要是为了避免大气层的干扰。哈勃望远镜在距离地面约640千米的太空轨道上环绕地球运行,而韦伯望远镜是第一台不在地球轨道上运行的太空望远镜,离地球足足有150万千米,是离地球最远的太空望远镜。这个地方在天文学里被称为“第二拉格朗日点”(L2)。

韦伯望远镜将探索宇宙深处的秘密

为啥韦伯望远镜要跑到那幺远的地方去观测?这是因为它只探测红外线,而地球、月球、太阳都是巨大的红外线发射源,所以它必须远离这些天体。另外,在L2处地球和太阳的引力达到平衡,能够使探测器处在一个近似稳定的位置。而且,在那里不太可能遇到可怕的“太空杀手”——太空尘埃和太空垃圾。