探訪美國宇航局新一代望遠鏡,羅曼太空望遠鏡,視場超哈勃一百倍

天空之城 2020/09/29 檢舉 我要評論

1990年,美國宇航局(NASA)的哈勃太空望遠鏡發射升空,創造了人類天文觀測的里程碑。

到現在為止,哈勃已經服役整整三十年了。在這三十年的時間裡,它為人類作出了傑出的貢獻,讓我們見識到了最深邃、最神秘的宇宙。不過,儘管經歷了多次更新維護,我們知道哈勃望遠鏡終究有退役的一天。

不過,我們也不必過於擔心,因為NASA已經在研發下一代太空望遠鏡了。大家最熟悉的,就是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST),它有望在明年年底前發射升空。不過,NASA的下一代太空望遠鏡絕不僅僅有JWST,還有另外一個強大的宇宙之眼,那就是南茜·羅曼太空望遠鏡。

南茜·羅曼是美國天文學家,她一生之中最偉大的功業,就是在哈勃望遠鏡籌備的最危險時期四處奔走,最終促成了哈勃的發射。因此,她也被稱為哈勃之母。2018年,羅曼女士與世長辭,隨後NASA決定以她的名字來為新一代望遠鏡命名。用羅曼的名字來為哈勃望遠鏡接班,可以說是非常符合寓意。

和哈勃太空望遠鏡相比,羅曼太空望遠鏡有著巨大的提升。它的視野比哈勃要廣得多,是後者的100倍,這意味著它的觀測效率會非常高。這樣的寬廣視野,更適合拍攝大范圍的宇宙圖像,也更方便科學家研究暗物質和尋找系外行星。

在電磁波段方面,羅曼望遠鏡和JWST一樣,能夠在紅外波段進行觀測,而哈勃則只有近紅外的視野。通過對紅外線的觀測,羅曼望遠鏡將可以更好地追溯最早期的宇宙,探索宇宙的歷史。

就在前不久,NASA對外公佈了一個好消息,羅曼望遠鏡的主鏡已經打造完成。和哈勃一樣,羅曼望遠鏡的主鏡口徑也是2.4米。不過,由於技術上已經比30年前創新和突破了很多,所以這面主鏡要輕得多。而且,這面主鏡不是全新打造的,而是來自於對美國國家偵察局的一個設備加以改造,所以打造的效率高得多,能夠現在就完成。

(圖片說明:技術人員和羅曼望遠鏡主鏡)

我們知道,主鏡就是望遠鏡最核心、最重要的部分,沒有主鏡,其他一切都免談。它可以將光線彙聚起來,然後導向不同的儀器,然後進行成像。通俗地說,這面主鏡就類似於你的手機攝像頭,如果攝像頭壞了,其他拍照軟體再先進也沒用。當初的哈勃太空望遠鏡,就差點因為主鏡的一點點極細微的偏差而差點報廢。

這些望遠鏡的主鏡並不是普通的玻璃製成,而是非常先進的材料。並且,為了實現不同的功能,技術人員還要在鏡面上刷不同的塗層,從而對不同的電磁波感光。以哈勃為例,為了觀測到近紅外、可見光和紫外線波段的宇宙,它的主鏡面被塗上了鋁和氟化鎂。而JWST的鏡面則被塗上了一層金,這能夠讓它更好地接收較長的紅外線。

同樣的,為了保證羅曼望遠鏡的觀測能力,技術人員給它的表明塗了一層銀,通過銀對紅外線的反射能力在該波段下進行觀測。實際上,這一層銀非常薄,只有不到400納米,是人類頭髮絲直徑的1/200!由此可見,主鏡的打造真的是有著極高的難度。

另外,由於採用的是反射原理,所以主鏡的曲率要打造得極其精細、完美。據NASA介紹,這面鏡子的最高凸起也只有1.2納米。他們做了一個形象的比喻,如果這面鏡子有一個足球場大小,那麼最高處比最低處也只高出了差不多6毫米,可見其平整度有多麼驚人。

隨著主鏡面的打造完成,羅曼望遠鏡的其中一個難關算是被突破了。不過,這絕不意味著所有的難題都得到了解決。實際上,NASA的科學家們還有一段很長的路要走。

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