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詹姆斯·韋伯太空望遠鏡

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詹姆斯·韋伯太空望遠鏡
JWST

James Webb Telescope Model at South by Southwest.jpg
德州奧斯汀展出的太空望遠鏡等比例模型

James Webb Space Telescope Mirror37.jpg
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡18面鏡子中的其中6面正在進行溫度浸漬測試
任務類型 天文學
運營方 NASA / ESA / CSA / STScI[1]
網站 jwst.nasa.gov
sci.esa.int/jwst
asc-csa.gc.ca
jwst.stsci.edu
任務時長 5年(設計)
10年(目標)
太空飛行器屬性
製造方 諾斯洛普·格拉曼
巴爾太空科技英語Ball Aerospace & Technologies
發射質量 6,500公斤(14,300磅)[2]
尺寸 20.197米 × 14.162米(66.26英尺 × 46.46英尺) (sunshield)
功率 2,000瓦
任務開始
發射日期 2021年3月30日[3]
載具 亞利安5號運載火箭ECA
發射場 Kourou ELA-3英語ELA-3
承包方 阿麗亞娜太空英語Arianespace
軌道參數
參考系 太陽與地球間L2
軌域 暈軌道英語Halo orbit
近apsis點 374,000 km(232,000 mi)[4]
遠apsis點 1,500,000 km(930,000 mi)[4]
週期 6個月
曆元 規劃中
類型 柯爾施望遠鏡
口徑 6.5米(21英尺)
焦距 131.4米(431英尺)
觀測範圍 25 m2(270 sq ft)
波長 0.6微米橘色
至28.5微米(中度紅外線
轉發器
頻帶 S波段(TT&C支援)
Ka波段英語Ka band(資料取得)
帶寬 S波段最高:16 kbit/s
S波段最低:40 kbit/s
Ka波段最低:至多28 Mbit/s

JWST logo
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡標誌

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(英語:James Webb Space Telescope, JWST)是計劃中的紅外線太空望遠鏡,原計劃耗費5億美元並於2007年發射升空[5]。但由於各種原因,導致項目嚴重超支,發射時間數次推遲,最新預估總耗費高達96.6億美元,發射時間改為2021年3月30日[6][7]。2019年8月28日NASA表示該望遠鏡首次組裝完畢[8]。它是歐洲太空總署美國國家航空暨太空總署的共用計劃。這是哈伯太空望遠鏡史匹哲太空望遠鏡的後繼計劃。它擁有一個直徑6.5公尺(21 英尺),分割成18面鏡片的主鏡,放置於太陽地球第二拉格朗日點。不像哈伯太空望遠鏡那樣圍繞地球上空旋轉,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡飄蕩在地球背向太陽的後面150萬公里的太空。一個大型遮陽板將保持它的鏡片和四個科學儀器低於50 K(−220 °C;−370 °F)。

此項目曾經稱為「新一代太空望遠鏡」(Next Generation Space Telescope),2002年以美國國家航空暨太空總署第二任局長詹姆斯·韋伯的名字命名。1961年至1968年詹姆斯·韋伯擔任局長期間曾領導阿波羅計劃等一系列美國重要的太空探測項目。

望遠鏡的地面控制和協調機構是位於約翰霍普金斯大學太空望遠鏡研究所(STScI)。

任務[編輯]

該望遠鏡的主要的任務是調查大爆炸理論的殘餘紅外線證據(宇宙微波背景輻射),即觀測今天可見宇宙的初期狀態。為此它配備高靈敏度紅外線傳感器、光譜器等。為便於觀測,機體要能承受極度低溫,也要避開太陽光與地球反射等等。為此望遠鏡附帶了可摺疊遮光板,以屏蔽會成為干擾的光源。因其處於拉格朗日點,地球、太陽與望遠鏡三者的視界總處於一定的相對位置,不用頻繁的修正位置也能讓遮光板發揮功效。

該望遠鏡的發射計劃地點為蓋亞那太空中心,由亞利安五號火箭運載升空[9]

哈伯太空望遠鏡位於從地表大約600公里的低軌道位置上。因此,即使光學儀器發生故障也可以用太空梭前去修理。詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡位於離地球150萬公里的距離,即使出現故障也不可能頻繁派遣修理人員。但它位於第二拉格朗日點上,重力相對穩定,故相對於鄰近天體來說可以保持不變的位置,不用頻繁地進行位置修正,可以更穩定的進行觀測,而且還不會受到地球軌道附近灰塵的影響。

五個拉格朗日點的位置圖,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將位於第二拉格朗日點。在該點上將永久背對地球。

構造[編輯]

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的全尺寸模型
各光學望遠鏡主鏡尺寸比較

計劃中的詹姆斯韋伯太空望遠鏡的重量為6.2,約為哈伯太空望遠鏡(11噸)的一半。主反射鏡由製成,口徑達到6.5公尺,面積為哈伯太空望遠鏡的5倍以上。

這面主鏡的直徑比發射用的火箭更大。主鏡被分割成18塊六角形的鏡片,每個鏡面的拋光誤差不得超過10奈米;同時鏡面也經過專門研磨,使得其能夠在遮陽板陰影的極度嚴寒環境中保持正確形狀。每塊鏡片背部都裝有7個馬達,能夠在10奈米的精度內調整鏡片的形狀和方向。發射後這些鏡片會在高精度的微型馬達和波面傳感器的控制下展開。但是,此法不會跟凱克望遠鏡一樣,不必像地面望遠鏡那樣必需根據重力負荷和風力的影響而要按主動光學來時常持續調整鏡段,故詹姆斯韋伯太空望遠鏡除了初期配置之外將不會有太多改變。

主鏡的鏡片排成六角形,聚光部和鏡面都露在外面,容易讓人聯想到電波望遠鏡的天線。另外,它的主體也不呈筒狀,而是在主鏡下展開座席狀的遮光板。

設計圖片[編輯]

普通人(左)、哈伯太空望遠鏡(中)、詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(右)大小對比
普通地面天文望遠鏡哈伯超深空與詹姆斯·韋伯太空望遠鏡成像距離對比(紅字:紅移值,白字:光與宇宙大爆炸的時間差)
頂部的3/4預覽
底部 (sun facing side)

參見[編輯]

參考資料[編輯]

外部連結[編輯]