既是“鸽王”又是“预算黑洞”,韦伯望远镜才迈了长征第一步( 二 )
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哈勃空间望远镜拍摄图像:左侧为维修前的模糊图像 , 右侧是矫正后的图像 。 图源维基百科 。
哈勃的失误直接让NASA推迟了韦布计划正式提议的时间:1989年 , 空间望远镜研究所第一次讨论哈勃太空望远镜(HST)的继任者(即后来的韦布) , 一年后讨论口径问题 , 但直到哈勃带上矫正镜片的2年后(1995年) , 天文学家才正式在国会给韦布报了价——5.64亿美金 , 预计2007年发送 。
这个报价显然不太诚恳 。 要知道 , 他们在1975年首次给哈勃报预算时 , 给出的数字就已经在4亿美元以上了 , 最后的真实造价更是达到了12亿美元 。 美媒在报道中直言:这是个旨在让国会参与进来的报价 。
后来的发展证实了媒体们的猜测 。
100亿美元 , 值吗?
从正式立项开始 , 韦布的投入就一涨再涨 , 比最初报出的预算飙升了十几倍 , 涨幅甚至破了NASA的记录 , 一度引起NASA其他被砍预算的部门不满 , 也让美国国会颇有微词 。
2011年 , 美国众议院甚至在投票之后决定削减19亿经费 , 让NASA停掉这个项目 , 最终是在舆论压力下 , 才收回决定 。
韦布的预算飙升主要有两个原因:
第一 , NASA汲取了哈勃的教训 , 增加了调试的次数 , 确保万无一失 。
毕竟 , 比起哈勃 , 韦布更是无法承受任何失误 。 哈勃距离地球559千米 , 出了问题 , 还能花3年时间送个宇航员去修 , 而部署在150万千米高空的韦布 , 一旦出现故障 , 宇航员都去不了 , 只能成为太空垃圾 。
频繁地调试 , 就需要一笔不小的开支 。
第二 , 韦布的技术难度本身就比哈勃高太多 。
和哈勃主要观测可见光不同 , 韦布主要在红外波段观察宇宙 。 这一方面让韦布可以通过波长较长的红外线绕过尘埃 , “以更近距离看到万物起源” , 另一方面也将韦布的技术难度提高了一个数量级 。
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韦布主要在红外波段观察宇宙 , 哈勃的观测波段则集中在光学和紫外 , 不过两者的观测波段也有一定的重合 。 图源NASA 。
在物理学中 , 凡是高于绝对零度(即-273.15℃)的物质都可以产生红外线 。 为了过滤掉太阳这个特大红外干扰源 , 以及来自月球和望远镜本身的干扰 , 韦布需要一个巨大的遮光罩把韦布藏在阴影里 , 让它能够在低温中暗中观察 。
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韦布被送往距地球150万KM的拉格朗日L2 , 也是出于过滤绝大部分红外干扰的原因 。 在L2 , 它可以和地球、太阳保持三点一线的结构 。 图源NASA 。
NASA为韦布制作的遮光罩呈菱形 , 完全展开之后 , 长径21m , 短径14m , 面积相当于一个网球场 。 这也是韦布身上最关键、最复杂的组件之一 。
遮光罩上下一共5层 , 前2层掺杂了硅的聚酰亚胺 , 在重重隔热和制冷系统作用下 , 可以在迎光面温度高达85℃的时候 , 保证背阴面稳定在零下233℃以下 , 维持望远镜的正常工作 。
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韦布遮光罩 , 图源NASA
与此同时 , 为了观测到2微米的红外波段 , 韦布也被造得特别大 , 是有史以来送入太空最大的天文空间望远镜 。 主镜的直径被扩充到了6.5m , 面积是哈勃主镜的6.25倍 。 这让韦布能够看到比哈勃观测极限还要暗几十倍的天体 , 在80km外看到一个乒乓球更是不在话下 。
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