哈勃望远镜在575公里外就能看清宇宙,韦伯却要飞到150万公里远?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-30

1608年,一个眼镜商人汉斯·李波尔因为两个小孩子的无意之举,发现 通过两个透镜的叠加,居然能够放大远方的物体 ,他进行了多次的试验, 最后发明出了世界上的第一台望远镜。


虽然这个初始的望远镜十分简陋, 只能放大3倍 ,但是却被作为一个新奇的物件在欧洲各个国家流传开来,并在第二年里被科学家 伽利略·伽利雷 ,也就是我们所熟知的伽利略得知了。

伽利略对这个发现十分感兴趣,又将其进行了各种试验和计算, 最终制造出了一台更加精良的望远镜,放大倍数甚至比最初版的望远镜要多出10倍左右,达到了32倍。


伽利略通过这个自己研发出来的望远镜望向了太空, 实现了人类第一次科学地观测月球表面的成就, 因此 这台望远镜也被人们认为是 世界第一台天文望远镜。


从1609年到如今的2022年,人类已经用天文望远镜设备观察了413年的太空,当然,这么久的时间里,天文望远镜技术也必不可能还处在当时的水平停滞不前, 随着 社会 的发展和 科技 的进步,天文望远镜得到了各个方面的改进和优化。

在目前, 天文望远镜从光学波段已经扩展到了全波段,并且还发展出了大量的具有针对性的天文望远镜,能够深入观测电磁波段、太空射线、引力波 等等,甚至天文望远镜也不再只是被放在地面的设备, 而是来到了太空,实现了位置的巨大变化。


我们今天要了解的就是一台 轨道高度达到150万公里的红外望远镜设备 ,即 詹姆斯·韦伯太空望远镜

早在 1996年,美国就开始启动了詹姆斯·韦伯太空望远镜的项目 ,它也是 美国航天史上迄今为止最复杂的项目之一 ,被认为是 截至目前最强大的太空望远镜 ,将探测更远行星的更真实数据。


由于 詹姆斯·韦伯太空望远镜需要飞到距离地面150万公里的高处 ,这个高度距离地面实在是太遥远了,一旦在太空出现错误或者损坏,工作人员 很难去往韦伯望远镜的周围,对其进行维修保养。

这就需要 科研人员投入更多的精力和时间,尽量将韦伯望远镜的性能和设计提升到所能达到的极致 ,并且要在发射前 进行反复的测试 ,否则所投入的巨大金额都将会打了水漂。


在一开始, 詹姆斯·韦伯太空望远镜的初始预算仅仅只有5亿美元 ,本来计划在 2007年 就发射到高空,但每过一两年都因为预算不够的原因,不仅 预算金额接连扩充,发射时间也屡屡后移。

一直到2019年,在世界疫情的影响之下, 詹姆斯·韦伯太空望远镜再次被推迟到2021年 预算资金甚至将要达到百万亿美元,高达97亿美元。


到了2021年的12月25日 ,又推迟了1天,未能在24日平安夜发射升天的詹姆斯·韦伯太空望远镜,成功地离开了地面,到达了150万公里的太空空间。

而它并不能一上天就能直接开始工作, 在韦伯太空望远镜来到相应的观测位置以后,还需要地面工作人员对它进行各项的测试和检查工作,比如镜面、仪器调校,镜翼的部署等等 ,预计 将在2022年6月末开始自己的工作。


2022年1月4日,美国航天局宣布工作人员已经远程展开了大概21.336米长的遮阳板 ,这件遮阳板的部署成功也意味着詹姆斯·韦伯太空望远镜将会 在遥远的太空得到最大限度的防光热保护。

同时,在同月的8日早上10点, 詹姆斯·韦伯太空望远镜在地面工作人员的指令下展开了太空望远镜的面板 ,并在9日 完成了主反射镜最后部分的展开和锁定 ,在它工作以后,我们就能得到它为我们拍摄的 第一张宇宙照片。


事实上,早在1990年4月24日,美国就已经发射出了一台位于地球轨道附近的光学望远镜,名为 哈勃空间望远镜,距离地面只有大概575公里左右,远比韦伯太空望远镜要近得多。

哈勃空间望远镜在几十年的工作时间里源源不断地向我们传送着图片,为人类发现了无数的宝贵数据。


它的存在使得我们对于宇宙的年龄和范围的了解更加深入,更是推动了天文学家们得以观测到宇宙中的各大天体的奥秘, 甚至还发现了目前为止距离我们最远,同样也是最“高寿”的星系群——EGS77。

哈勃空间望远镜的价值已经远超它本身的成本,几乎可以说是无价的, 到2009年为止,全世界共有两千多名天文学家凭借着哈勃空间望远镜对宇宙观测了11多万次 ,可以说,正是因为有了它,我们才拥有了对宇宙的真正认知。


这样看来,在575公里轨道上的天文望远镜设备已经足够我们将宇宙看清楚了,根本没有必要再耗费巨大的成本和技术去往更加遥远,甚至是150万公里的太空进行观测,那么詹姆斯·韦伯太空望远镜又被发射到这样远的地方呢?

我们需要知道的是, 固然哈勃空间望远镜是非常有用的,也给人类带来了巨大的贡献,但科学如果想要不断发展下去,就不能固步自封,推陈出新、永不止步才能推动 科技 和 社会 进步。


这就好比是在工业革命,西方进入了蒸汽时代,拥有了比人力还要更加高效的机器设备,如果这时人们觉得已经足够,不需要再进行创新了,那么世界也就不会迎来第二次、第三次的工业革命,我们的生活也会不再是这样先进的模样。

詹姆斯·韦伯太空望远镜之所以要被发射到150万公里,第一个原因其实也是因为 这个位置属于是“地日拉格朗日L2点” , 即1772年数学家拉格朗日计算和推论出来的,认为是 探测器、望远镜等人造设备用来进行定位和观测的理想位置。


这里的卫星将会同时受到太阳和地球的共同引力影响,从而达成平衡,保持相对静止的状态 ,能以最小的燃料消耗实现长时间的驻留。

换句话说, 韦伯太空望远镜可能将能够在太空中停留的时间比哈勃空间望远镜更长,工作的规模也会远超后者 ,更能给人们带来更加丰富的太空数据。


第二个原因则是因为詹姆斯·韦伯太空望远镜自身的属性 ,我们先前也有说过,它是一台 红外望远镜,它能看到0.6微米到28.5微米范围内的可见光至中红外的波段 ,从而 获取比哈勃光学望远镜更加细微的信息。

詹姆斯·韦伯太空望远镜配备了极其敏锐的 传感器和光谱器 ,但是也正是因为它的高敏度,想要正常地工作,它需要在 低温环境 下才能工作。


但是地球的光线非常强烈,由于地面和大气层的反射、散射现象,地球周围几乎全都是大量的光子,同时地球与月亮本身也会散发红外线,也因此, 詹姆斯·韦伯太空望远镜距离地球越近,所受到的干扰也就会越强烈。

美国航天局在进行分析以后,决定将詹姆斯·韦伯太空望远镜送去遥远的“地日拉格朗日L2点”,要知道地球与月亮的平均距离也才大概38万公里, 这台望远镜的地方要比月亮还要远。


按照计划, 它会将太阳能电池板等设备面对地球和太阳的方向 ,这些 设备的温度理论上会在88摄氏度左右 ,而它的 镜面和高敏度传感器等设备会背对太阳,温度也会低至-225摄氏度, 刚好满足它所需要的极寒低温环境。

并且工作人员还在上面安装了 遮阳板 ,更是最大程度地避免了韦伯太空望远镜受到太阳和地球的热辐射影响。


而韦伯太空望远镜 长达6.5米长的镜面也能够使得它能够接收到更加多的波段 ,发现更加遥远和更加微弱的天体,一般情况下,宇宙中高于韦伯太空望远镜背光的-225摄氏度温度的光都能被其监测到, 我们能够发现的天体也比哈勃望远镜要更多。

随着时间的推移,工作了30多年的哈勃空间望远镜已经慢慢变得“年迈”,由于设备的不断老化和越来越多的成本等问题,美国航天局 在2009年对其进行了第五次维护以后,就没有再维修哈勃空间望远镜。


在2021年6月19日,美国航天局宣布,由于 哈勃空间望远镜的计算机出现了故障 ,它已经在13日开始停机“罢工”,工作人员试图将其恢复却最终失败,就算是尝试切换备用板块也无法完成,但是望远镜本身和科学仪器都是完好的。


不管如何, 哈勃空间望远镜的未来所有人都能预料得到,不久之后它将会面临“退休”,彻底从近地轨道上离开,未来的宇宙观测的重任也就将交给詹姆斯·韦伯太空望远镜 ,我们期待着后者能带给人类更多的惊喜。



  • 哈勃望远镜在575公里外就能看清宇宙,韦伯却要飞到150万公里远?
    答:事实上,早在1990年4月24日,美国就已经发射出了一台位于地球轨道附近的光学望远镜,名为 哈勃空间望远镜,距离地面只有大概575公里左右,远比韦伯太空望远镜要近得多。 哈勃空间望远镜在几十年的工作时间里源源不断地向我们传送着图片,为人类发现了无数的宝贵数据。 它的存在使得我们对于宇宙的年龄和范围的了解更加深...
  • 哈勃能看到134亿光年外的星系,却看不到4光年外的行星,这是为什么?_百度...
    答:为了避免地球大气的干扰,哈勃望远镜位于距地面约575km的轨道上,但是在这个高度下,它可以在“与外部隔开”的环境中安静地工作,比地上任何一个天体望远镜都能清晰地看到更远的地方。照片是2016年3月3日哈勃望远镜观测到的“gn-z11”银河。“gn-z11”位于大熊座方向,与我们的距离为134亿光年,是哈勃...
  • 哈勃拍摄的最遥远星系:134亿光年外的GN-z11,哈勃有极限吗?
    答:直到1990年4月24日,人类历史上最杰出的太空望远镜——哈勃望远镜被送入太空。它位于距地球575公里的近地轨道,这里的大气稀薄,哈勃能够免受大气湍流的干扰,并长时间对准宇宙中的特定区域进行观测。因此,哈勃捕捉到了更多、更远、更暗的天体和星系。在哈勃升空的31年多时间里,它捕捉到了数百万张令人...
  • 宇宙是否有边界?人类何时才能真正地迈入星辰大海
    答:现在请我们开始从地球出发,159.72小时之后,你将到达距离地球575公里的位置。而这里也就是哈勃望远镜的高度,此时的你将可以和哈勃望远镜来一次零距离接触。12.2年之后,你将走到月球的位置,也就是距离我们地球。最近的一颗天体之处,月球距离我们地球的平均距离为384400千米。在这里你可能看到中国的嫦娥...
  • 美国造出全球最大望远镜,到底能探测多远?
    答:美国 "哈勃”望远镜是有史以来最大、最精确的天文望远镜。它上面的广角行星照相机可拍摄上百个恒星的照片,其清晰度是地面天文望远镜的10倍以上,1.6万公里以外的一只萤火虫都难逃它的“法眼”。它创造了一个个太空观测奇迹,包括发现黑洞存在的证据,探测到恒星和星系的早期形成过程,观测到迄今为止人类...
  • 哈勃望远镜升空30周年,它有哪些故事?有哪些成果?
    答:迈入更长远的宇宙星空,地球上仅仅我们的家罢了,它在银河系中微不足道如沧海一粟。哈勃望远镜担负了人们的理想,它的身上身负大家的期待。1990年4月24日,发现号航天飞船带上哈勃望远镜起飞,成功进到575千米的轨道上。哈勃望远镜以英国科学家哈勃名称来取名,以留念他针对天文学发展趋势所提出的奉献。
  • 哈勃望远镜升空30周年,它有哪些故事?哪些成就?
    答:哈勃望远镜承担了人类的梦想,它身上背负着人们的期望。1990年4月24日,发现号航天飞机携带哈勃望远镜升空,顺利进入575公里的轨道上。哈勃望远镜以美国天文学家哈勃名字来命名,以纪念他对于天文学发展所作出的贡献。在哈勃望远镜拍回来的首张照片中,科学家发现哈勃望远镜存在一个重大问题,那就是主镜存在...
  • 天文望远镜看可以看到美国吗
    答:哈勃望远镜可以分辨大约24厘米的东西(前提是静止不动。)如果你的桌子这样:那么它可能拍成这样:前提是不运动!!哈勃望远镜距离地球575公里 是不是觉得很远?然而,中国距离美国:1.从北京跨过太平洋再穿过美国本土大约为14000公里左右;2.自东向西穿过亚欧大陆和大西洋,大约15000公里左右;3.水路的最近...
  • 哈勃望远镜拍到的星系照片都是后期上色的吗?
    答:1953年9月28日,星系天文学之父埃德温.哈勃去世 37年后的1990年4月24日,以哈勃名字命名的太空望远镜,在肯尼迪航天中心被发现者号航天飞机,送上了575公里高度的地球环绕轨道。1993年12月26日,哈勃望远镜传回了最新拍摄的一组深空星系照片,在这若干张照片中,有人发现了一张所谓的“上帝之城&...
  • 无线电波是什么?它是如何遥控指挥遥远的人造天体?
    答:这个发现说明早就嚷嚷着要退休的,准备让詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)接班的哈勃望远镜,宝刀未老,功夫依然炉火纯青着呢。这台为人类立下汗马功劳的望远镜就在距离我们头顶575千米的上空,这对于光速或者电磁波来说只需0.0019秒的距离,怎么会是“远距离仪器,自生自灭“呢?那么真的...