[nba太空火箭]作为一个篮球小白怎么样才能快速了解NBA里的球星和队伍?

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作为一个篮球小白怎么样才能快速了解NBA里的球星和队伍?

      了解NBA的方式有很多。大多球迷用的APP都是虎扑,直播吧,腾讯体育。

      虎扑版块很全,多数人在用虎扑,无聊的时候逛一逛步行街,看看大家的帖子,吃吃瓜。

      直播吧跟虎扑类似,到没有虎扑版块多,我个人用直播吧用的多一点,可能是用习惯了。

      腾讯视频我是偶尔用来看直播,或者看一下对某个球星的专题纪录片。腾讯对球员的视频制作还是可以的。

      也可以通过玩游戏的形式,比如NBA2K各个版本。以及腾讯制作的2konline,腾讯的游戏就是需要花钱,除了自由对抗赛模式外,其他都是充钱提高自己的球员属性。

      当然你要是地理学的可以的话,也可以根据网络上的知识,看一下美国地图,也会能了解每个球队的位置及得名。

      最主要的是觉得自己有一个喜欢的球员,你可以会关注他所在的整个球队,每个球队赛季都要打82场,由此出发,大致也能对整个联盟有所了解。喜欢一个球星都有自己的原因,有些人喜欢他的运球,如欧文。

      有些人喜欢他长得帅,如霍福德,海沃德,乐福等。

      有些人喜欢他的伟大,喜欢他的韧性,如科比,詹姆斯等。

      有些人喜欢他们每场能得很多分,如杜兰特,哈登等。

      有些人喜欢他们的努力,如库里等。

      有些人喜欢他们的逆袭,从贫民窟走出,经过自己不断努力,如巴特勒,艾佛森等。

      有些人喜欢他们的理由很简单,如维金斯,被球迷调侃为枸杞哥,长着一副大嘴,笑起来太治愈。

      总之,每个人对喜欢有不同的原因,即使自己不会打篮球,也没有什么。大胆的去了解,最终你会喜欢上这项运动的!

詹姆斯·韦伯太空望远镜发射升空,此前已推迟 14 年,这一任务有哪些挑战?将为宇宙探索带来怎么的突破?

      2021年12月25日,这注定是人类航天史的历史性时刻——在推迟发射14年后,被人们称为“鸽王”的詹姆斯·韦伯太空望远镜,终于搭乘欧空局阿里安5-ECA火箭成功升空,开始了它前往150万千米外“日-地拉格朗日2点”的旅途。

      阿里安5-ECA火箭在水汽中起飞托起百亿美元太空望远镜的瞬间(图片来源:NASA)

      迄今为止全世界最贵望远镜,究竟有多贵?

      20个国家持续25年的投入和数万名科学家的倾力合作,造就了这个史上制造单价最贵的航天器。

      有多贵?

      目前,包括后续的运营和科研费用,詹姆斯·韦伯太空望远镜(以下简称为詹姆斯·韦伯)的总经费预计已超过100亿美元。

      考虑到它的质量仅为6.5吨,也就意味着它的单价超过人民币10000元/克,是黄金单价的20余倍!

      詹姆斯·韦伯看起来犹如一艘太空战舰

      (图片来源:NASA)

      詹姆斯·韦伯究竟有什么样的特殊使命,能让这么多国家倾注如此大的人力、物力、财力在它上面?它又能为人类带来什么呢?

      贵有贵的道理——韦伯的观测能力远超前辈

      宇宙是个充斥着各种电磁波和高能粒子的喧闹世界,那里既藏着遥远的历史,也昭示着人类乃至太阳系的未来。

      对于望远镜来说,可见光到红外线频段是观测的重点,尤其是追踪宇宙大爆炸后残留的红外线,它们已经在宇宙中传播了138亿年,蕴藏着宇宙最初的奥秘。

      然而,地球大气层、磁场、人类活动等因素,却使得地球成了一个典型的“信息茧房”。在广阔的电磁波频段中,只有极小一部分能顺利抵达地球表面并被望远镜观测到,其他的则几乎都被屏蔽在外。

      从地球表面观测电磁波的频谱窗口透明度,真正的有效观测的窗口极小

      (图片来源:维基百科)

      解决这个问题的办法只有一个:把望远镜送出地球。

      不同望远镜的使命也不同,这次被送出地球的詹姆斯·韦伯的观测波段主要集中于波长为0.6-28.3微米的橙色光到红外线频段,它的更大口径和一系列新技术带来了远超前任哈勃、施皮茨、赫歇尔等知名太空望远镜的观测能力。

      例如,它能够看到更暗更古老的天体,甚至可以追踪到宇宙中第一批星系形成的痕迹,投入工作后将会极大提升人类红外天文学的相关研究。

      前所未有的造价和划时代的意义,也让这个望远镜“荣幸”地以NASA(美国国家航空航天局)第二任局长詹姆斯·韦伯命名。詹姆斯·韦伯于1961-1968年在任,领导了NASA最辉煌的阶段。在这一时期,NASA曾获得空前绝后的资金支持,不仅推动了水星计划、双子座计划、阿波罗登月计划、先锋计划、水手/旅行者计划等一系列大型项目的开展,也为美国在航空航天领域的人才技术优势打下坚实基础。

      造价100亿美元,这些钱都花在了哪里?

      虽然100亿美元看起来很多,但实际上对于研制詹姆斯·韦伯这样的顶级望远镜的项目来说,并不能说非常宽裕,至少不是大家想象中的想怎么花就怎么花。没办法,前沿科学研究就是这么“烧钱”。

      为了获得更好的观测能力,詹姆斯·韦伯在各项方面都进行了升级、更新,可以说每笔钱都用在了刀刃上。

      1、更大口径的镜片

      光学和红外望远镜的核心是镜片,其口径与观测能力成正比,但也需要更高成本。相比此前最大的哈勃望远镜,詹姆斯·韦伯的镜片口径从2.4米提升到了6.5米,集光面积也从4.5平方米攀升到了25.4平方米。

      需要注意的是,口径增加带来的整体难度和造价提升并不是线性增长关系,光是这一项,就直接决定了詹姆斯·韦伯的预算远超哈勃。

      人类、哈勃望远镜主镜和詹姆斯·韦伯主镜的大小对比

      (图片来源:NASA)

      镜片太大,几乎很难整体制造,不仅失败风险大、材料成本极高,也势必带来整体质量和体积的攀升,甚至远超人类现有火箭的发射能力。因此,詹姆斯·韦伯的镜面设计选择了拼接方案,由18面一模一样的六边形组成,发射时折叠起来,进入太空后再拼接到一起。

      2、堪称“鬼斧神工”的镜面材料

      詹姆斯·韦伯在制造、发射和工作时要面临截然不同的温度环境。特别是它的核心器件工作温度已非常接近绝对零度,对镜面材料的要求极高,因此需要同时具备抗弯刚度高、热稳定性好、热导率高、反射率高、密度低、温度形变小、性质不活泼等特点。

      而在精度要求上,最后镜片成型的制造加工精度要达到10纳米级别,这个要求所允许的误差相当于一张A4纸厚度的万分之一!而且在进入太空后,整体拼接和镜片姿态控制的精度也要达到同等水平。

      综合上述要求,詹姆斯·韦伯的镜片主要材料选择了碱土金属铍,10纳米几乎就是几十个铍原子并排摆在一起的宽度,这是接近“鬼斧神工”级别的制造加工工艺要求。

      3、一把屏蔽热量的“太阳伞”

      远离地球,不代表能彻底摆脱地球的干扰,詹姆斯·韦伯还要面对太阳光和地球反射光/热辐射的干扰。为此,它需要背上一个大大的“太阳伞”来屏蔽热量,并使用主动冷却系统维持核心部件接近绝对零度的工作环境。

      遮阳板总共有五层,都要精准打开

      (图片来源:NASA)

      按照设计要求,这把伞需要提供300摄氏度以上的温度屏蔽效果。这相当于一面是高温油炸,另一面却是冰天雪地。它的每一层材料主要由聚酰亚胺、硅膜和铝膜构成,首层最厚也仅为50微米,比人类头发丝直径还小,而中间层仅为25微米。

      更大的难度还在后面——这把“太阳伞”怎样顺利展开?

      “太阳伞”每一层的面积约300平米,在发射时会被塞进火箭里剧烈振动,进入太空后要在激光引导下让100余个小型拖车带着逐层展开。难度可想而知,这无疑是人类历史上最厉害的一个遮阳板。

      整体来看,詹姆斯·韦伯需要的都是最先进的科技,且各种研发都是“孤品”,它既没有备份,也不会量产,必须保证100%成功率。除此以外,还要经过一系列极高成本的测试和维护。这些因素累加在一起,让它的预算迅速攀升到了100亿美元级别。

      詹姆斯·韦伯的官方海报

      (图片来源:NASA)

      看似“咕咕咕”,其实是必须一次成功的魄力

      我们都知道,哈勃望远镜虽然远在太空中,但也仅离地球表面大约575公里,可以说“紧挨”着地球。那詹姆斯·韦伯为什么不能像哈勃望远镜一样,在离地球近一些的地方工作呢?

      这是因为地球和所有的物体一样都是热源,在源源不断往外反射阳光和辐射红外线,否则就会持续变暖。因此,即使在太空中,地球附近不可避免地存在逃逸的空气分子和星际尘埃,对太空望远镜依然有一定影响。对于更加精密的詹姆斯·韦伯来说,这些影响尤其明显。所以,它必须想尽办法远离它的诞生地——地球。

      然而,“逃离”地球后,并非就万事大吉了。进入错综纷繁的引力世界,航天器将受到太阳、地球、月球,乃至宇宙万物的引力影响,这使得它的轨道很难稳定下来。对于质量和体积都很大的望远镜而言,频繁地通过发动机工作维持轨道,不仅会导致发射时必须携带大量推进剂,也会极大地影响观测质量。

      詹姆斯·韦伯太空望远镜位置示意图

      (图片来源:NASA)

      因此,必须要在上述要求中找到一个平衡。权衡利弊后,科学家们选择了日-地引力平衡的拉格朗日2点作为詹姆斯·韦伯的工作地点。这里距离地球150万公里(月球距离地球不过38万公里),远离了地球这个热源和灰尘源的干扰,温度也低达零下220摄氏度以下,可满足望远镜的整体工作温度环境要求。此外,在“日-地拉格朗日2点”,太阳和地球两大引力源和谐共处,共同牵引附近的航天器围绕太阳稳定运动,航天器所需要的轨道维持成本极低。

      不过,这给詹姆斯·韦伯带来了另一大挑战:这么远的距离,一旦它出了任何问题,人类是不可能去维修的。这也意味着它变成了“一锤子买卖”,要求一次性成功,不能有任何失误。

      这和哈勃望远镜形成了鲜明的对比。当年哈勃升空后出现了一系列问题,于是在1993-2009年间,人类通过五次极其昂贵的航天飞机任务不断维护并提升哈勃,才使得它获得了今天举世瞩目的成就。

      如今,航天飞机已经彻底退役,人类也失去了在太空中维修大型航天器的能力。不过,即便航天飞机再次出山,也不可能前往“日-地拉格朗日2点”。毕竟,哈勃的工作地点距地球不过几百千米远,这和詹姆斯·韦伯与地球之间的150万千米的距离,是完全不同的概念。

      某种程度上,这也是詹姆斯·韦伯鸽了又鸽的重要原因——一旦发射,承受不起一点失误。

      为哈勃太空望远镜,NASA总共进行了六次航天飞机任务,付出了巨大代价

      (图片来源:作者自制)

      所以,对于负责火箭发射的欧空局而言,这次的成功毫无疑问是令人兴奋的,发射团队紧绷了数年的神经终于可以好好放松一下了。毕竟这是个100多亿美元的“一锤子买卖”,背后有着无数人几十年的努力付出。

      在探索宇宙的路上,又迈出了新的一步

      詹姆斯·韦伯的漫长研发史,是人类最顶级智慧的结晶。现在,它终于顺利升空前往遥远的目标工作地点。也许很多人会关注它的经费,感慨前沿科学研究的“烧钱”,但是,我们更应该认识到,我们为前沿科学付费,其实是在为人类上下求索的决心与梦想付费,如此看来,这价格也不能说是昂贵。

      未来,詹姆斯·韦伯会给人类带来什么?可以预知的是,它能更容易探寻到宇宙的边界和最初的奥秘;无法预测的是,科学家们将在它的数据里获得何等惊人的发现。它是人类梦想向宇宙深处的又一次延伸,是人类好奇心与探索精神的承载,是人类在探索世界的路上迈出的新的一步。让我们祝福它远航的路上一切顺利,期待它带来新的发现与启迪!

      参考资料:

      1.https://www.jwst.nasa.gov

      2.https://en.wikipedia.org/wiki/James_Webb_Space_Telescope

      3.https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/j/jwst

      出品:科普中国
      制作:太空精酿

      监制:中国科学院计算机网络信息中心

作为一个篮球小白怎么样才能快速了解NBA里的球星和队伍?

      先要爱篮球,发自内心的去爱。

詹姆斯·韦伯太空望远镜发射升空,此前已推迟 14 年,这一任务有哪些挑战?将为宇宙探索带来怎么的突破?

史上最大的红外空间望远镜——韦布空间望远镜终于被发射升空。耗资超百亿美元,研制二十五年,韦布究竟有什么强大的本领,能够揭开什么秘密?本文带你了解韦布的特点,携带设备以及观测目标。韦布将在其漫漫征程中,有力地深化人类对于宇宙的了解。

      撰文|王善钦

      法属圭亚那当地时间2021年12月25日9点20分,即今天北京时间20点20分,举世瞩目的詹姆斯·韦布空间望远镜在法属圭亚那空间中心成功搭乘阿丽亚娜5号(Ariane5)运载火箭升空。[1]

      阿丽亚娜火箭带着韦布升空图。Credit:NASA/ESA/CSA

      詹姆斯·韦布空间望远镜为JamesWebbSpaceTelescope(JWST)的标准中文翻译,以下我们简称其为“韦布”。韦布原名为“下一代空间望远镜”(NGST),为纪念詹姆斯·韦布(JamesE.Webb,1906-1992),相关机构于2002年将其改为现名。詹姆斯·韦布在1961-1968年担任美国国家航空航天局(NASA)的第二任局长,在其任职期间推进了著名的阿波罗登月计划。

      从1996年形成概念到今天发射,韦布望远镜的论证与研发历经25年时间,期间相关部门多次推迟预计的发射时间,预算也随之不断疯狂膨胀。到发射前,它耗资已超100亿美元。经历无数艰辛与苦难,韦布望远镜终于被发射升空,开始了它的漫漫征程。

      在这篇短文中,我们将简单介绍这个旗舰级的伟大望远镜的特点、仪器与观测目标。

      至今为止最大的红外空间望远镜

      韦布是至今为止最大的红外空间望远镜,其口径达到6.5米。作为对比,31年前升空的哈勃空间望远镜(简称“哈勃”)与预计在2025年升空的罗曼空间望远镜(简称“罗曼”)的口径都是2.4米(参见《100个哈勃:罗曼空间望远镜有多强?》);2009-2013年之间运行的赫歇尔空间望远镜(简称“赫歇尔”)的口径则为3.5米。

      成人身高、哈勃口径与韦布口径的比较。Credit:NASA

      与哈勃、罗曼、赫歇尔不同的是,韦布的主镜面是由18块正六边形镜面拼接而成的:每块镜面的边长约为0.75米,面积约为1.4平方米,18块镜面的总面积为25.4平方米,拼接成直径约为6.5米的镜面。

      韦布的采光面积比哈勃的大得多,但其镜片的重量却只有哈勃的一半,这首先因为韦布的主镜面用密度低的铍制成——就是初中化学就要背诵的“氢氦锂铍硼”中的“铍”。铍的密度仅为水的密度的1.85倍。其次,韦布镜坯背面大部分被挖空,这进一步降低了它的重量。

      为了使镜片能够反射光,大部分望远镜都需要在镜片上镀一层反射能力强的金属。韦布上面镀的是“土豪金”,这使得韦布的镜面看上去金光闪闪。黄金可以反射99%的红外线,且化学性质稳定。这些黄金涂层厚度仅为100纳米(0.1微米),总质量仅48克。

      韦布的主镜面拼接块之一,上面镀着厚度只有100纳米厚的黄金。这层黄金膜将增强镜面的反射率。Credit:NASA/DrewNoel

      韦布的镜面不仅是拼接式的,还是折叠式的。因为它实在太大了,无法被装入发射它的火箭的内部。为此,工程师们将其设计为折叠伞一样的望远镜,先将主镜面与其他所有构件尽量折叠,等它进入轨道之后,再通过地面遥控的方式,将这些构件逐一展开。

      测试完毕之后被折叠起来的韦布。Credit:NASA/ChrisGunn

      由于其庞大的体量,即使被折叠起来,韦布依然高达10.66米,宽达4.5米。阿丽亚娜5号火箭的整流罩的高度为17米,直径为5.4米,二者完美匹配——这不奇怪,科学家和工程师们就是以“能够将韦布装进这款火箭”为目标,来设计折叠方案的。

      2021年12月23日,装载韦布的阿丽亚娜5号火箭正在等待发射。Credit:NASA/BillIngalls

      可以看到更暗的天体,但未必比哈勃更敏锐

      由于韦布的采光面积比哈勃大得多,一样的曝光时间内,韦布可以观测到比哈勃观测到的最暗的物体更暗10-100倍的天体。

      韦布的大口径除了会使它更快搜集到遥远、暗弱天体发出的光之外,还可以确保其有足够高的分辨率。因为望远镜的分辨率与口径成正比,与接收的辐射的波长成反比。相比哈勃,韦布大部分时候观测的波长比哈勃观测极限波长更长,如果镜面与哈勃一样大,则其分辨率就低于哈勃的分辨率。

      为了尽量克服这个问题,韦布的口径必须更大。它的口径是哈勃的大约3倍,当它观测的波长为哈勃观测波长的3倍时,二者的分辨率相等。不过,由于韦布的观测波长极限是哈勃的的12倍,在大部分情况下,特别是中红外范围的情形下,韦布3倍大的口径还是无法确保其分辨率可以与哈勃匹敌。所以韦布的官网在回答“韦布的分辨率会不会和哈勃一样好?”这个问题时,先是给出肯定的回答,然后紧接着说“不过是在近红外”[2]。

      韦布镜面上的黄金薄膜会很好地反射红外线、红色光与***光,但会吸收蓝紫光与紫外线,这使韦布无法观测近距离天体的蓝紫光与紫外线。

      不过,韦布可以观测到足够远的天体发出的蓝紫光与紫外线,这是因为它们发出的可见光与紫外线在膨胀的宇宙中穿行足够远后就被会被拉长为红外线——红移,从而被韦布探测到;这就等价于韦布探测到了这些远距离天体的可见光与紫外线。

      因此,韦布观测红光与红外线时是正常的眼,在观测可见光与紫外线时则是一个远视眼。

      太空中的一锤子买卖

      天体发出的电磁波辐射中的大部分红外线在到达地球后会被地球大气吸收,为了观测到这些红外辐射,红外望远镜都必须发射到太空之中。

      按照计划,韦布升空后,将用一个月时间让自己抵达距地球约150万千米处。说得更精确一些,韦布将大致围绕着日-地连线延长线上、距离地球150万千米的一个点运动,同时与地球一起绕着太阳公转。这个点被称为“日-地系统的第二拉格朗日点”。

      地球与太阳系统的5个拉格朗日点,分别用1、2、3、4、5表示。图中***表示太阳,蓝色表示地球。Credit:Anynobody

      必须说明的是,第一、第二与第三拉格朗日点实际上是欧拉(LeonhardEuler,1707-1783)于1765年研究平面限制性三体运动期间发现的。1772年拉格朗日(Joseph-LouisLagrange,1736-1813)发现了第四与第五个精确解。然而,后人把这五个精确解对应的位置都打包算到拉格朗日头上了(欧拉:老夫心里苦,老夫有话说,不过还是算了……)。

      JakobEmanuelHandmann画的欧拉画像。Credit:wiki

      一部分文章说韦布(以及其他很多探测器)位于日-地系统的第二拉格朗日点,这种说法容易引起一定的误导作用,让人以为它始终处于日-地延长线上一个固定的点。这是不可能的。因为在这个点处,阳光都被地球挡住,会导致作为电源的电池帆板无法接收到太阳光。更重要的是,第一、第二与第三拉格朗日点在动力学上是不稳定的。

      为了克服这个问题,人们让望远镜或探测器环绕着这个点做异常复杂的三维轨道运动[3],既可以避免不稳定问题带来的无序运动,还可以让其接收到阳光。

      从韦布升空后大约半小时开始,它将经历几百个操作与调试才可以进入正常运行状态,整个过程需要大约6个月,这期间只要有一个操作出现障碍,都会导致韦布死亡。这也正是韦布不断被延迟发射的原因之一:人们必须确保万无一失,才可以获得成功。

      韦布展开构件的顺序:在升空后大约半小时,太阳电池帆板先展开,然后进行一系列操作,按顺序分别是通信天线展开,遮阳板展开,副镜展开,主镜面展开,最后整个望远镜到达第二拉格朗日点附近。Credit:NASA

      折叠状态的韦布搭载火箭升空后,整流罩打开的艺术想象图。Credit:ESA–D.Ducros

      乘坐航天飞机的宇航员对哈勃的几次维修都轰动世界。对于韦布而言,这种惊险刺激的景观不会出现,因为它与地球的距离实在太大了——是月球与地球的距离(38万千米)的约4倍,是哈勃与地球的距离(570千米)的约2700倍。

      哈勃、月球、韦布与地球的距离示意图。图中哈勃与月球的距离比值未按照实际比例。Credit:NASA

      即使现在至未来十年还有航天飞机或类似的航天器,要维修这么远的望远镜,也是不可能的,更何况世界上已经没有航天飞机或类似的载人航天器。如果韦布在运行期间出现无法通过远程控制解决的故障,它就将死在冰冷的太空,成为有史以来最贵的太空垃圾。

      韦布的主要仪器

      韦布望远镜质量为6161.4千克(6.1614吨),装在质量为350千克的飞船内。望远镜脱离火箭并通过所有调试后,将用精密导星传感器定向。天体发出的辐射被主镜面反射后进入副镜面,再进入各仪器。

      韦布的仪器有四个:近红外照相机(NIRCAM)、近红外光谱仪(NIRSpec)、中红外设备(MIRI)与近红外成像器与无缝光谱仪(NIRISS)。这些仪器的观测波长可以分为三大类:0.6-0.78微米之间的黄光与红光、0.78-3微米区域内的近红外辐射与3-28微米之间的中红外辐射。注意,中红外的极限是50微米。(此处的近红外与中红外的范围以ISO20473标准为准。)

      〇近红外照相机的观测波长范围为0.6-5微米。作为对比,哈勃上面观测波长最长的NICMOS的观测极限是2.4微米。这个仪器实际上可以探测部分可见光与中红外辐射。

      〇近红外光谱仪利用棱镜或光栅分解天体发出的光,将其分解为光谱。光谱是判断发光体的化学成分的核心手段。

      〇中红外设备包括中红外相机与中红外光谱仪,观测波长范围为5-28微米,是哈勃观测的极限波长的2到12倍。

      〇近红外成像器与无缝光谱仪用于观测0.8-5微米范围内的光谱。

      遮阳伞与电冰箱

      由于外来的热量与仪器自身工作时发出的热量,望远镜自身会有一定温度,并发射出红外线,这些强烈的红外线会污染望远镜收集到的来自天体的红外辐射。

      为了阻止外来的热量,韦布的设计者为它设计了一个五层的“遮阳伞”,每层的厚度约等于头发丝的直径,宽度最大为4.57米,长度为16.19米,长与宽分别等于网球场的长与宽。

      韦布的五层遮阳罩展开后的艺术想象图。Credit:NASA

      每经过一层“伞”,就有大部分入射的辐射被隔绝,经过五层遮挡,仅有约百万分之一左右的辐射可以传到望远镜附近。这样的遮阳装置可以使整个望远镜系统的温度保持在绝对温度50K(约-223℃)以下,这个温度对于韦布上的近红外仪器是足够低的。

      但是,这个温度对于中红外设备而言还是太高了,它要低到7K(约-266℃)才可以探测中红外辐射。为此,工程师们给它加了一个制冷机——压缩制冷剂使其液化,液化制冷剂蒸发带走热量,降低温度,但制冷剂自身几乎都还在制冷机内部。听上去它就像是一个电冰箱,其实它确实就是一个电冰箱。

      地球上的电冰箱要知道自己有这么一个高端的兄弟,都要激动哭了。必须提到的是,哈勃上的NICMOS一开始用的是液氮,后来也用了这种类型的制冷机。[4]

      上面说过,为了减轻重量,韦布的镜坯是用铍制造的。实际上,铍还有另外两个特性:比钢坚硬好几倍;在不同温度的环境切换时,变形非常小。后一种特性使韦布的主镜面可以在常温-低温切换时只产生非常轻微的变形。

      韦布的探测目标:从远古宇宙、外星大气到太阳系内天体

      作为红外望远镜,韦布探测的目标主要是一些天体发出的红外辐射。这些红外辐射有的是天体自身发出的红外辐射;有的则本来是一些紫外线或可见光,但却因为宇宙膨胀而成为红外线。如果以观测目标来分类,韦布将观测以下对象:

      〇一些正在形成的恒星系统。它们周围还残留着气体与尘埃构成的冷盘,盘内正在形成类似于地球与木星的行星,它们发出的辐射集中于红外波段。此前一些红外望远镜已对这些冷盘进行过观测。韦布的口径更大,因此在同样的波段上具有更高的分辨率,可以观测到这些冷盘的更多细节。

      〇第一代恒星与第一代星系。根据理论研究,第一代恒星与星系形成于宇宙大爆炸之后大约1-2亿年。它们与地球的距离极端遥远,它们发出的光,哪怕一开始是紫外线与可见光,在特别漫长的宇宙穿行的过程中,都会被拉长为红外线。

      这些红外线无法被哈勃上的红外线相机探测到,但可以被韦布观测到,因为韦布可以观测的波长的上限是哈勃的12倍。正因为如此,人们常说韦布可以比哈勃看得更远。

      韦布可以观测到红移超过20左右(15到30之间)、年龄约为2亿年(1到2.5亿年)时的宇宙。作为对比,哈勃最远观测到红移为10、年龄为4.8亿年时的宇宙(见下图)。这些观测极限距离是由观测波长决定的,不能通过扩大口径来达到。

相比哈勃,韦布将看得更远、更古老的宇宙。图中从上到下分别表示1990年的地面望远镜、1995年的哈勃深场、2004年的哈勃超级深场、2010年的哈勃红外超级深场与韦布将来可以探测到的宇宙的距离与时代。图中的距离用红移z表示,红移越大,距离越远。图中时间以“十亿年”与“百万年”为单位。Credit:NASA

      〇宇宙不同年龄时的各类星系。结合韦布对第一代星系的观测,这将给出星系演化的完整图景。

      〇银河系内、太阳系外的一些行星(系外行星)。韦布可以利用其上面的设备屏蔽这些行星的母恒星发出的光,从而直接拍摄到它们。

      对于一些会遮挡母恒星的行星,韦布还可以捕获母恒星被行星大气折射后的星光,天文学家可据此分析出行星大气的化学成分,甚至确定行星上是否含有液态水,是否适合生物繁衍与进化——说人话,就是探索外星生命存在的可能性。

      围绕其他恒星运转的系外行星的艺术想象图。Credit:Wikipedia,Exoplanet词条

      〇太阳系内部的天体,尤其是一些位于海王星之外的暗淡而寒冷的矮行星与小行星。这些冷天体发出的光以红外线为主,正适合韦布。这些天体是太阳系的活化石,深入了解它们的性质,有助于人类更深入了解太阳系的起源。

      〇各种恒星或恒星残骸爆炸后产生的爆发现象。这些爆炸会发出大量红外线。特别是一些非常远的Ia型超新星,它们发出的大部分紫外线与可见光将被膨胀的宇宙拉长为红外线。韦布会配合大视场的罗曼望远镜观测它们,从而为确定远距离宇宙内的星系的距离、精确测量早期宇宙的演化模式提供重要依据。

      韦布由NASA、欧洲航天局(ESA)与加拿大航天局联合负责投资与研制。和哈勃一样的是,韦布升空后由独立于NASA的空间望远镜研究所管理。

      按照计划,韦布将在轨道上正常运行10年。即使不考虑此后每年可能上亿美元的运营费用,此前耗资已超过100亿美元的韦布,每一年观测都是用10亿美元烧出来的。

      作为人类有史以来最昂贵、最强大的红外空间望远镜,韦布必将为全人类认识早期宇宙、第一代星系、第一代恒星、宇宙演化、太阳系外的行星、太阳系内行星等重要课题做出突破性的贡献。

      我们祝愿它一路顺风,在未来的10年时间内为人类破解宇宙、外星球与太阳系起源等众多秘密做出辉煌的贡献。

      韦布的官方海报。Credit:NASA/JPL-Caltech

      注:

      [1]法属圭亚那空间中心位于南美洲东北海岸线的库鲁(Kourou),面向大西洋,纬度为北纬5度,非常有利于火箭发射,因此素有“欧洲空港”之称。

      [2]原文为“butinthenearinfrared”,

      见:https://www.jwst.nasa.gov/content/about/faqs/faq.html#sharp

      [3]这样的轨道被称为“晕轨道”。此处“晕”本来与“日晕”、“月晕”这些概念有关,应该念作“运”;但是你要是感觉这概念让你有点晕,那也不妨念为“晕倒”的晕。

      [4]事实上,“(超)低温液体直接蒸发降温”代表了空间望远镜的另一种制冷模式。特别是液氦,它的直接蒸发,可以将仪器的温度降到1-2K甚至0.1K左右,使仪器可观测几百微米甚至厘米波长的辐射。由于韦布不需要观测那么长的波长,因此也不需要用这种模式制冷。

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