探索137億年前的宇宙奧秘

NASA韋伯太空望遠鏡耶誕升空
23/12/2021
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韋伯望遠鏡展開的分解圖。

韋伯太空望遠鏡的主鏡片由18塊金黃色的六角型鏡片組成。

韋伯太空望遠鏡已運送至法屬圭亞那(French Guiana) 太空中心等待升空。

韋伯望遠鏡必須折疊起來藏能放入火箭中。

美國太空總署(NASA)花費20年、100億美元資金打造的詹士韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope,JWST),即將於美東時間24日清晨7時20分(本澳時間明(24)日晚上8時20分)發射升空,它的任務將是觀測宇宙形成後的第一顆星體與第一座銀河,讓人類窺探137億年前宇宙初成的樣貌。

美國太空總署昨日宣布,韋伯太空望遠鏡的發射時間最快將為24日上午, 會在南美洲的法屬圭亞那(French Guiana)太空中心升空,由於望遠鏡體積非常大,因此需要摺疊才能放入阿利安火箭(Ariane)的載荷艙中。

韋伯太空望遠鏡是目前最具野心、最貴也最複雜的天文觀測器,採用加拿大和歐洲製造的儀器,是國際大規模合作的成果,合計超過10,000人參與計劃。

探測能力較哈勃強100倍

韋伯太空望遠鏡以NASA第二任局長韋伯(James Webb)命名,重量達七噸,探測能力是哈勃望遠鏡的100倍。

韋伯太空望遠鏡的核心零件是一個巨大的金黃色主鏡,由18個較小的六邊形鏡組成,鏡片由鍍金鈹製成,優化後可反射來自遙遠宇宙的紅外線。

望遠鏡還包含四台科學儀器,主要負責對宇宙物體進行成像和光譜學分析,將光分解成不同波長,用於研究宇宙物質的物理化學屬性。這四台儀器及主鏡都受到五層遮陽罩保護,遮陽罩外型像風箏,張開後的面積相當於一個網球場大小。

而覆蓋在遮陽罩上的薄膜則由聚醯亞胺製成,這種材料不僅耐高溫,在很寬的溫度範圍內穩定性高,這兩點至關重要,因為面向太陽的那一面必須抵抗攝氏110度高溫,另一面則必須承受攝氏零下236度低溫。

另外,望遠鏡下方還有一座太空艙巴士,用來收納電力、推進、通訊、 定位、加熱及數據處理的系統。

韋伯太空望遠鏡的鏡片張開有21.5英尺寬,是哈勃的三倍大,照相能力則更強大,能夠從24英里外拍下一分錢上的林肯肖像,整個照相面積則是哈勃的6.25倍大。

明年夏天可傳回首張相片

韋伯太空望遠鏡發射升空後,將花費一個月的時間抵達距離地球160萬公里的拉格朗日點,這段距離約為地球到月球距離的四倍。韋伯將在拉格朗日點與太陽和地球引力保持平衡,得以穩定運行。韋伯到位後,科學家需要五個月的時間來確認望遠鏡的觀測裝備,大約到明年6 底可以正式運作。

觀測早期宇宙 探索星體生命

韋伯太空望遠鏡有兩項主要科學任務,將佔其觀測時間的一半以上。第一項是探索宇宙歷史的早期階段,回顧大爆炸後的數億年時光。天文學家希望了解星體和星系最初是如何形成,以及它們是如何隨著時間演變。第二項主要任務是發現系外行星,並透過分析這些星體的大氣,來研究是否可能有生命存在。

美國麻省理工學院天文學家Sara Seager表示,人們已經等待許久,韋伯將會推進尋找天外生命的計劃,但要真的找到生命體也需要非常多的運氣。

最強「眼力」可穿透雲層塵霾

韋伯的「前任」,哈勃太空望遠鏡於1990年升空,在太空中執勤31年, 原定2005年退役,但目前仍在服役。哈勃望遠鏡累計已拍下150萬張天文照片,幫助人類了解行星生住異滅的過程。

2004年NASA 公布了一張哈勃送回、令人驚豔的太空照片,即130億年前宇宙樣貌,離宇宙誕生僅10億年。哈勃的缺點是只能捕捉「可見光」,韋伯望遠鏡具備的紅外線捕捉功能,可補足人類肉眼所不及,讓天文學家藉以分析更古老、更遙遠星系的內容。肉眼看得到380-700奈米之間的光波長度,哈勃的「眼界」可及90-2,500奈米,韋伯眼力更強,600-28,500奈米之間的光波都看得到、紀錄得下來。

天文學家把哈勃的「眼力」比喻成地球人類肉眼看到月亮上面的螢火蟲;而韋伯則將讓人類更看清這隻螢火蟲和它四周景物的狀況。

觀測能力較哈勃太空望遠鏡強100倍的韋伯太空望遠鏡,最快將在明晚升空。

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