韦伯3

2022-01-28  本文已影响0人  懒蚂蚁的世界

最近,有一个大的新闻,磨蹭了20年的韦布望远镜,终于在今年年底,乘坐阿里亚那5号火箭在圭那亚航天中心出发,用一个月的时间,飞向离地球150万千米的第二拉格朗日点。

詹姆斯-韦布空间望远镜James  Webb Space TeIescope(JWST)原名为:下一代空间望远镜(NGST),为的纪念詹姆斯-韦布(James  E.Webb 1906~I922,1961年~1968年,任NASA第二任局长,推进阿波罗登月计划)而重新命名的。

比起为韦布在登月计划中的雷厉风行,韦布望远镜的制造,则显得磨磨蹭蹭,经历充满了艰辛与苦难,这一次发射成功,终于开始了正式的慢慢征程,好多人头上悬着的那一只靴子,终于可以落地了。

詹姆斯-韦布望远镜长  宽 高  总质量6161.4千克。在它上面一共带着了四个仪器:近红外照相机(NIRCAM),近红外光谱仪(NIRSPEC),中红外设备(MIRI),进红外成像仪与无缝光谱仪NIRISS)。它们将在零下230度的环境下工作十年,

韦布望远镜,由NASA,欧洲航天局(ESA),加拿大航天局三家联合出资,花费100亿美金, 耗时25年,工时达到近4000万个小时,每克单价超过1W人民币,可以说是史上最贵的望远镜。

韦伯要解决两个问题,宇宙是如何开始的?我们是否独立存在?

回过头来,让我们熟悉一下它的结构,先说说它独特的遮阳伞:

韦伯望远镜作为一个红外波段工作的太空望远镜,它要工作在零下233℃,为了达到这个条件,在它的背面,设计安装了一个5层聚酰亚胺的遮阳伞,这个伞展开有21米,宽14米,相当于一个网球场大小,隔热罩第一层厚0.05毫米,剩下的四层0.025毫米,在每一层上面镀有100纳米的铝膜,在前两层还加了一点儿硅元素,在太空中,层与层之间可以天然的形成真空绝热,每一层可以做到隔绝90%以上的热量,使伞的两端温度,能达到300摄氏度左右温差,满足三个近红外仪器零下223 度的工作条件,对于要工作在零下266度的中红外仪器来说,遮阳伞就不够看了,为此,韦伯上面又装了一个价值1亿5000万美刀的液氦制冷冰箱,使这一块工作温度要达到7 k,这块的苛刻条件也决定了韦伯望远镜工作5-10年的寿命,如果中间液氦能得到补充,那么韦伯望远镜的工作年限也可以得到的延长。

这个网球场大小的遮阳伞,要折叠21次才能塞进发射的火箭里,打开伞要在火箭发射三天后,差不多要用时8天左右。

在这八天左右的时间,要把这个网球场大小的遮阳网散开,需要140个释放机构,70个铰链组件,400个滑轮儿,90根电缆,开动8个展开马达,在整个展开过程中,有344个点,有任何一个点出问题,都会让所有的工作前功尽弃,还好很好,整理这篇文章的时候,这个过程已经顺利的通过了。

韦伯望远镜的主要结构由6.5米主镜,0.74米的圆形曲面次镜,三级反射镜,精细转向镜四部分构成。

主镜直径6.5米,由18面,六边形的镜面拼合而成,每块镜片边长0.75米,面积1.4平方米,镜子由金属铍制造而成,重20千克,在镜面上镀了了0.1微米厚的黄金 ,相当于700个原子的厚度,用黄金48.2克,之后又在上面贴了一张薄薄的二氧化硅保护膜,在每一个镜子后面还安装了支撑和电机的系统。总重量控制在6.2吨以下。

如果同哈勃望远镜对比一下,重量只有哈勃的60%,而集光面积是哈勃的6.25倍,哈勃需要十六天完成的任务,用韦伯七个小时就可以完成。

下面让我们看一看,韦伯望远镜要去的地方,第二拉格朗日点,

第二朗格朗日点位于日地的延长线上。距离地球150万公里,韦伯望远镜要用一个月的时间才能走到,这个长度相当于 月地距离(38万公里)的四倍,相当于哈勃望远镜距地球距离(570公里)的2700倍。

这么远的距离,和哈勃望眼镜的修修补补比起来,就显得不太可能,所以在设计有些冗余。

对比图

拉格朗日点一共有五个,前三个点,是欧拉在一七六五年发现的,第四、第五是拉格朗日在一七七二年发现的。

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