韦伯太空望远镜发射在即,天文学家们都捏了一把汗

2021/12/15 17:42:22 来源:网易科技 作者:辰辰 责编:远洋

12 月 15 日消息,造价 100 亿美元的詹姆斯・韦伯太空望远镜(The James Webb Space Telescope)将于 12 月 24 日发射升空,全世界的天文学家对此都非常关注。毕竟韦伯太空望远镜要在距离地球 150 万公里的轨道上运行。如果部署过程中出现问题,没有航天器或人工能前去干预。

来自亚利桑那大学的玛西娅・里克 (Marcia Rieke) 说:“你为此工作了多年时间,一切都将云开雾散。”

里克承认,收看韦伯太空望远镜的发射时,会祈祷上天能保佑望远镜成功发射。20 年来,里克一直致力于为韦伯太空望远镜设计和制造超灵敏的红外相机。作为哈勃太空望远镜的更强大继任者,天文学家预计韦伯太空望远镜将揭开早期宇宙的黑暗屏障,让人们得以揭开系外行星的神秘面纱。

经过 100 亿美元的投资和多年时间的延误后,韦伯太空望远镜最终计划从位于法属圭亚那的欧洲发射场升空,前往距离地球 150 万公里第二拉格朗日点,并绕太阳运行。

对天文学家们进行的调查显示,他们对在过去 25 年里开发、建造和测试韦伯太空望远镜的团队心存感激,但也为望远镜的顺利部署捏了一把汗。

“我几乎肯定会观看这次发射,全程都会很紧张,”新罕布什尔大学物理学教授昌达・普雷斯科特-韦恩斯坦 (Chanda Prescod-Weinstein) 说。

虽然搭载韦伯太空望远镜的阿丽亚娜 5 号火箭发射失败概率很小,但还是有很多会让天文学家们焦虑和担忧的地方。进入预定轨道后,韦伯太空望远镜仍有很长的路要走。

在接下来的一个月里,望远镜将执行一系列操作,展开巨大的金色镜子,在这个过程中工程师估计有 344 个潜在的“单点故障”。随后望远镜会部署五层防晒薄膜,为的是让望远镜及仪器在黑暗寒冷的环境中正常运行。工程师和天文学家称这段时间是 6 个月的高焦虑期,因为如果出现问题,没有任何人或机器人能去干预或救援。

但如果所有这些操作都成功了,天文学家通过韦伯太空望远镜观察到的东西可能会改变一切。他们希望能通过望远镜观察到宇宙诞生 1 亿年左右的第一批恒星和星系。

耶鲁大学天体物理学家普里亚姆瓦达・那塔拉印 (Priyamvada Natarajan) 说,“考虑到广泛的科学回报预期和探索潜力,整个天文学界都参与了这场游戏”。“我们都投入了大量脑力和情感。”

但是望远镜的漫长开发过程历经坎坷,成本超支和可能发生事故的巨大代价让人们更加担忧韦伯太空望远镜能否顺利部署。

去年,詹姆斯・韦伯太空望远镜正在诺斯罗普・格鲁曼公司位于加州雷东多海滩的工厂进行测试

图示:去年,詹姆斯・韦伯太空望远镜正在诺斯罗普・格鲁曼公司位于加州雷东多海滩的工厂进行测试。

迈克尔・特纳 (Michael Turner) 是洛杉矶卡弗里基金会的宇宙学家,也是美国物理学会的前任主席。他认为自己在火箭发射过程中会“既兴奋又害怕”。

“天文学和天体物理学的下一个十年是以韦伯太空望远镜的成功为基础的,”特纳说。

英国剑桥大学天文学家马丁・里斯 (Martin Rees) 对这一观点表示赞同。“韦伯太空望远镜的任何失败对美国国家航空航天局(NASA)来说都是灾难性的,”他在一封电子邮件中写道。“但如果失败涉及到展开故障或镜面破碎等机械过程,这将是令人尴尬的公关灾难。因为这是每个人都能理解的看似’简单’的东西的失败。”

那塔拉印计划使用韦伯太空望远镜来寻找超大质量黑洞的起源。他说,“我试着保持冷静,不去想象灾难性的结果。”

帕萨迪纳卡内基天文台的艾伦・德雷斯勒 (Alan Dressler) 25 年前曾是建立韦伯太空望远镜项目的委员会主席。当被问及他有多紧张时,德雷斯勒说,“当你知道有人要做大手术时,你会坐下来讨论’如果手术失败了怎么办?’”他补充说,他的同事“知道这里没有确定性,对我们任何一个人来说,反复想都没有好处。”

加州大学圣克鲁兹分校天文学家加思・伊林沃思 (Garth Illingworth) 从一开始就参与韦伯太空望远镜项目。他说,自己对这次发射持乐观态度。但有人认为伊林沃思属于“一瓶不响,半瓶晃荡”那种人。

“部署是复杂的,但我的观点是,所有人该做的都已经做了!”伊林沃思说,即使在望远镜的部署中出现了意外,他“也不认为就是任务的终止。”

加州大学洛杉矶分校的安德里亚・盖兹 (Andrea Ghez) 因对银河系中心黑洞的观察获得了 2020 年诺贝尔奖,她“相信真正聪明的人已经非常努力把事情做对了”,从而让自己保持理智。

亚利桑那州图森市天文学家托德・劳尔 (Tod Lauer) 也支持这一观点。他说,无论即将到来的发射最终结果如何,自己对那些建造韦伯望远镜的工程师和技术人员都心存感激。

劳尔说:“你很快就会尊重在太空中做任何事情的团队性质,意识到我们对科学家和工程师的依赖,你甚至可能永远都不知道如何把事情做好。”“没有人希望它失败,我还没有遇到过不认真对待自己角色的人。”

他补充说,天文学家必须相信他们在火箭和航天器工程方面的同行。

劳尔说,“从未上过工程学课、躲在笔记本电脑后面观看发射的天文学家不会明白,那些人如何让价值 100 亿美元的航天器沿着精确轨道飞行。”“你只会对这些人感到钦佩和同情。”

一些天文学家说,如果真出了什么问题,他们会保持清醒认识,毕竟那只是设备,而不是人。

“如果有什么不好的事情发生,我会很伤心,”普雷斯科特-韦恩斯坦说。“至少没有人命悬一线。”

负责望远镜红外成像设备的里克说,如果一切按计划进行,会有很多值得期待的地方。“当摄像机打开时,我们将举行一场庆祝活动,”她说。

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