作者:辛雨 来源:中国科学报 发布时间:2022/1/25 22:34:13
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詹姆斯·韦布太空望远镜顺利入轨
将开始5个月的微调工作

 

詹姆斯·韦布太空望远镜的18个镜段都必须被聚焦和调整。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心

据《科学》报道,当地时间1月24日,美国宇航局詹姆斯·韦布太空望远镜已经抵达它的目的地。在长达一个月的旅程中,把精心包装的天文台打开后,控制人员短暂地点燃了韦布的推进器,把它送入L2的“光环轨道”。L2是一个距离地球150万公里的重力平衡点,远离近地轨道的炎热和喧嚣,L2至少在未来十年里将是韦布的家。

但是,在韦布准备发射红外线宇宙中的目标图像之前,还有5个月的工作要做。在接下来的几天里,韦布将继续在遮阳板后面冷却到-235℃的工作温度。然后,操作人员将开始漫长而复杂的过程,将韦布6.5米长的主镜的18个六边形部分对齐,使它们形成一个单一的反射镜。

“我们所做的一切都是为了让韦布准备好进行变革性的科学研究。”美国宇航局戈达德太空飞行中心运营项目科学家Jane Rigby说。

在前往法属圭亚那发射场并乘坐阿丽亚娜5号火箭进入轨道的过程中,为安全起见,韦布镜子部分被锁在了适当的位置。戈达德太空飞行中心韦布项目科学家Matt Greenhouse表示,操作员刚刚释放了镜子部分,这样它们就可以自由转动了。在每个1.3米长的镜段后面有7个驱动器,这些微型电机可以调整镜段的位置、倾斜甚至曲率。

首先,操作员将韦布望远镜对准大熊座中一颗明亮孤立的恒星,该恒星较稳定且附近缺乏其他明亮恒星。当使用韦布的近红外摄像机探测器时,操作人员预计能看到18个独立的点。

韦布主镜的每个部分将被摆动,以查看它产生的是哪个点。然后开始调整每个部分的倾斜过程,直到所有的点都堆叠在传感器的视图上。与此同时,操作者将调整线段的曲率,使每个点尽可能小而锋利。“这是一个煞费苦心的详细步骤序列。”韦布望远镜元件负责人Lee Feinberg。

最后的过程是“相位”,确保光不仅是聚焦的,而且是一致的,主镜18个部分的波峰和波谷是一致的。为了确保所有光路的长度都相同,操作人员将根据光波长的几分之一(十亿分之一米)来调整这些部分与副镜的距离。只有这样,主镜18个独立的部分才能达到“一个美丽的单片主镜”的分辨率。操作人员将继续每两天检查韦布的光学系统,并将根据需要每两周调整片段的位置。

调整镜面后,操作人员将检查光线是否顺利进入另外两个探测器,即近红外光谱仪和近红外无缝隙光谱仪。第四个传感器是中红外仪器(MIRI),它的工作温度比其他三个要低得多,仅比绝对零度高6.4℃。它需要一个机械式制冷机,所以必须位于遮阳板温暖的一侧,并将其冷却剂输送到MIRI 。一旦MIRI在4月初完全冷却,它也将被光学对齐。

5月初,操作人员预计将测试所有17种观测模式的仪器。调试包括观察一系列的参考物体,比如精确知道亮度的恒星或精确测量位置的恒星场。研究人员想要了解传感器的输出与光线流入之间的关系,以及望远镜内部的光学是否会扭曲恒星的位置。操作人员还将把望远镜对准天空中没有恒星的区域,以了解由仪器本身的热噪声所产生的“暗电流”。

此外,研究人员还将测试韦布的精细制导传感器,该传感器可以像激光一样锁定移动目标,如木星的卫星;或任何需要长时间曝光的物体,如昏暗的系外行星或遥远的星系。在最后几周,操作人员将测试观测站在不同方向时的热稳定性。尽管遮阳板使反射镜和仪器永远处于阴影中,但太阳照射到航天器的极端温度是不同的,0.1°C就会产生影响。

 
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