[圖文]美國為新太空望遠鏡造網球場大小巨型遮陽板
設計人員正在檢測遮陽板的涂層
韋伯望遠鏡在太空工作示意圖
遮陽板展開後如網球場大小
據美國太空網報道,美國宇航局(NASA)的科學家日前表示,他們為即將於2013年正式升空的「韋伯」(Webb)太空望遠鏡製造了一塊巨大的遮陽板。這塊遮陽板全部展開後有一個小型網球場大小,可以使得望遠鏡在太空中免受紫外線輻射以及太空垃圾的碰撞和損壞。
巨大遮陽板有如太空防曬油
美國宇航局馬里蘭州戈達德太空飛行中心「韋伯」太空望遠鏡項目科學家馬克-克萊平介紹說,其他任何太空觀測儀都沒有裝備這種龐大的遮陽板。「哈勃」太空望遠鏡裝備有一種遮光板,但這種遮光板與為「韋伯」太空望遠鏡所設計的新型遮陽板完全不同。此外,其他太空設備的太陽防護裝置一般都是固定的,比如「斯比澤」太空望遠鏡上的遮陽板。因此,沒有必要再次在太空軌道上部署固定的太陽防護裝置,「韋伯」太空望遠鏡於是就採用了這種龐大的新型遮陽板。加利福尼亞諾斯羅普-格魯曼公司「韋伯」太空望遠鏡項目經理馬丁-莫罕說,「你可以充分發揮你的想像力去想像,這就好像是你外出時皮膚上塗上了一層防曬指數為120萬的防曬油。在這一關鍵技術出現之前,各種防熱材料在反射太陽光的同時,都會因此被加熱。」
遮陽板打開後,將會座落於「韋伯」太空望遠鏡之下並與望遠鏡垂直方向的主鏡片呈正交角度。「韋伯」太空望遠鏡的主鏡片直徑約為6.5米。「韋伯」遮陽板分為五層,每層由聚酰亞胺薄膜、鋁以及特殊硅膜構成。聚酰亞胺薄膜是一種由杜邦公司生產的聚脂薄膜狀物質。由這三種材料構成的遮陽板可以將太陽的熱量反射回去。在向陽面阻擋太陽光線的同時,背光面也會盡量將光線和熱量散射最小化。克萊平解釋道,「你也許會認為望遠鏡的另一面是黑暗無光的。但是當你利用望遠鏡進行宇宙探索時,即使從望遠鏡的不同位置散射過來的一點點光芒都有可能會傷害到你。我們現在討論的是紅外線,背光面的熱源實際上一樣可以散射進望遠鏡,並可能會被看作是一種觀測信號。因此,你必須非常小心。」
總體說來,遮陽板將能夠保證望遠鏡在零下233攝氏度低溫狀態下的正常運行。如果溫度再高一點點,或是望遠鏡發出熱量,將會導致紅外觀測的失敗。美國宇航局「韋伯」太空望遠鏡項目科學家喬納森-加德納介紹說,「紅外線是一種熱輻射。為了能夠看到遙遠的星星或星系所發出的微弱紅外線,望遠鏡必須處於極冷的狀態下工作。如果望遠鏡被太陽光線或地球熱量加熱的話,則望遠鏡也會輻射出紅外線,這樣就會淹沒了目標紅外線。觀測也就成為一種空談。」
採用多項最新尖端科技
據克萊平介紹,「韋伯」遮陽板體現了多種最新科技成果,比如完全被動的冷卻技術。這種冷卻技術並不是利用製冷劑進行降溫。這是望遠鏡領域的一種最新技術,可以保證「韋伯」太空望遠鏡不少於5年半的使用壽命,而最樂觀目標則是10年。而其他依賴於製冷劑的紅外觀測儀,則大多是利用液化氮或液化氦作為主要的製冷手段。「這種技術的優點在於,可以保證望遠鏡擁有一個相當長的使用壽命。望遠鏡當然也可以採用另一種技術方法,就是將其放入一個裝滿製冷劑的巨大冰箱中。但是隨著製冷劑的慢慢消失,望遠鏡也到了生命的極限。」
為了適應發射火箭的要求,這種體積龐大的遮陽板必須要事先折疊起來,就像降落傘一樣打包起來隨同望遠鏡一起升空。克萊平解釋道「升空後,為了展開這一巨大的天線,還需要做許多工作。據我所知,望遠鏡進入軌道後,展開這種巨大的薄膜將是首要解決的任務之一。」工程師們不得不事先設計好這種薄膜的展開方案,以保證他們不會在展開時糾纏打結,更要保證遮陽板上的這層薄膜不會被破壞或擦掉。當遮陽板和望遠鏡進入最終軌道後,諾斯羅普-格魯曼公司的工程師們將向「韋伯」太空望遠鏡發出打開遮陽板的命令。
韋伯望遠鏡2013年升空接替哈勃
計畫於2013年升空的「詹姆斯-韋伯」太空望遠鏡能夠觀測到一部分可見光波段,但其主要職責還是集中於紅外線波段的觀測。「韋伯」太空望遠鏡將被部署於地球與太陽之間的第二個拉格朗日點上,軌道距離地面大約150萬公里。美國宇航局戈達德太空飛行中心負責人愛德華-韋勒說,在幾年前成本超標之後,這項計畫在過去20個月內的技術、成本和進度等每一個方面均實現了轉折。「韋伯」望遠鏡被人們視為第一個新一代的太空天文台,它的運行軌道與地球之間的距離差不多有100萬英里。這一優勢允許科學家與宇宙進行更為「親密」的接觸,在過去50年的太空探索史中,這種情況是從未出現過的。
科學家們希望,這架新型望遠鏡能夠收集「大爆炸」之後的早期宇宙以及太陽系以外的行星的數據,包括尋找這些行星上是否有生命存在跡象的證據。在一次室外舉行的記者招待會上,美國宇航局和諾斯羅普格魯曼公司的官員介紹了這一計畫的進展情況。諾斯羅普-格魯曼公司是美國國防部的承包商,負責製造「韋伯」太空望遠鏡。該公司程序主管馬丁-默罕表示,「我們的研製工作進展的相當順利,滿足計畫所提出的任何條件,我們承諾在2013年中期實現發射。」默罕指出,美國宇航局已批准了用於研製「韋伯」望遠鏡的10項所有的新技術。
按照原定計畫,「韋伯」將被送入月球之外的一個更為遙遠的軌道。「韋伯」望遠鏡將要安裝的一個主鏡表面面積大約是「哈勃」主鏡的6倍。除此之外,紅外傳感照相機和光譜儀也將在「韋伯」身上安家落戶。實體大小的「韋伯」望遠鏡模型長80英尺,寬40英尺(12米),高40英尺。站在模型陰影裡的默罕說,「還有一些有關工程學的工作需要去做,但設計工作已經完成了,這項工作完成之時距離發射還有6年多時間。」「哈勃」望遠鏡是在1990年發射升空的,在它的幫助下,科學家對宇宙的瞭解大大加深。但隨著時間的流逝,這架望遠鏡正不斷老化,該是到了退出歷史舞台的時候了。相比之下,「韋伯」的功能則顯得更為強大。