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恒星|韦布和它的太空“战友”们

◎采访人员 吴纯新 通讯员 高 翔
科学家给了它一双“大眼睛” ， 它决心去往遥远的地方 ， 探知浩渺宇宙的微妙波动 。
2021年12月25日 ， 迄今为止体积最大的空间望远镜——詹姆斯·韦布空间望远镜（以下简称韦布望远镜）升空 ， 将于不久后到达距离地球150万公里的第二拉格朗日点 。
苛刻工艺致使发射推迟14年
“韦布望远镜之大 ， 不仅是体积大 ， 更是功能集大成者 。 ”华中科技大学天文学系副教授张华年说 ， 该望远镜的主镜直径达6.5米 ， 有效面积25.4平方米 ， 由18块边长约0.75米 ， 面积约1.4平方米的正六边形小镜面拼接而成 ， 重约6.5吨 ， 副镜则为直径约0.74米的圆形镜面 。
为阻止外来热量及仪器自身产生的热量所造成的红外线污染 ， 天文学家给韦布望远镜装上了5层“遮阳伞” ， 每层长约21.197米、宽约14.162米 ， 大小如网球场 ， 厚度近乎头发丝 。
同时 ， 为提高镜面反射能力 ， 工程师在主镜上镀了一层厚度仅为头发丝十分之一的“土豪金” 。
韦布望远镜空间分辨率达到0.1角秒 ， 工作波长范围位于近红外和中红外波段（0.6—28.5微米） ， 设计服务年限5—10年 。
张华年介绍 ， 受运载火箭大小限制 ， 韦布望远镜必须折叠起来才能塞进火箭 ， 在航行中一步一步慢慢展开 ， 这对加工工艺要求几近苛刻 ， 导致望远镜发射推迟14年之久 ， 最终预算超过100亿美元 。
他表示 ， 韦布望远镜主要由4个探测仪器构成 ， 即近红外照相机、近红外光谱仪、中红外设备、近红外成像器与无缝光谱仪 。
其中 ， 近红外照相机和中红外设备主要由美国亚利桑那大学领导设计 。
此前在该校读博的张华年 ， 曾与领导设计这两个仪器的教授 ， 对仪器的设计和工作流程进行过交流 。 他表示 ， 近红外照相机可以帮助韦布望远镜完成最重要的探索任务 ， 再由可同时观测100个物体的近红外光谱仪来认证近红外照相机拍摄到的“奇异”天体；中红外设备则集合中红外相机与中红外光谱仪于一体 ， 无缝光谱仪能极大提高望远镜对多天体的探测效率 。
探寻宇宙大爆炸后“第一缕光”
张华年直言 ， 筹备近30年 ， 等待14年之久的韦布望远镜 ， 其科学目标极其宏大 。 韦布望远镜志在寻找宇宙大爆炸后“第一缕光” ， 即第一代星系、恒星或亮物体 。
若韦布望远镜探测到第一代星系 ， 结合其他望远镜对宇宙不同时期各类星系的观测 ， 天文学家就能研究星系是如何一步一步成长的 ， 从而描绘出星系演化的完整图景 。
同时 ， 韦布望远镜也可探测一些正在形成的恒星系统 。 在活跃的恒星系统中 ， 其外围会先形成气体与尘埃构成的冷盘 ， 冷盘内正在形成类似地球与木星的行星 ， 它们发出的辐射集中在红外区域 ， 但极其微弱 。 由于韦布望远镜所在的空间背景“噪声”极低 ， 加上相比哈勃望远镜更大的口径 ， 可以展示更多冷盘细节 ， 揭露恒星形成的“真实面貌” 。 这对研究恒星形成、恒星原初质量函数等具有划时代意义 。

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