认识詹姆斯·韦伯太空望远镜

你怎么知道？—第33集：

詹姆斯·韦伯是谁？

1961年至1968年美国国家航空航天局局长
- 韦伯倡导载人与无人探索之间的平衡
- 空间科学的坚定支持者
- 希望 NASA 不仅仅是一个政治工具
  - “就我而言，我不会运行一个一次性的项目。如果你想让我担任管理者，那它必须是一个（在载人航天和科学之间）平衡的项目，为国家服务。”
    - ——詹姆斯·韦伯与总统约翰·肯尼迪和副总统林登·约翰逊交谈。
    - （摘自NASA记录）
韦伯领导下的美国宇航局取得的成就
- 机器人月球探索（Ranger系列）
- 首次探测火星（水手系列）
- 首次探测金星（先驱者系列）
- 1965 年启动太空天文台计划
  - 最初被称为大型太空望远镜或 LST，后来成为哈勃太空望远镜
- 韦伯任职期间发射了 75 多个空间科学任务，退休后又发射了更多任务，他积极参与规划和指导。
  
  关于 JWST 的基本信息：
韦伯望远镜是一个重达 6,200 公斤（6.8 吨）的望远镜组件
主镜口径为 6.5 米（21.3 英尺），表面积为25平方米。
- 将其与表面积为 0.07平方米的 300 毫米（12 英寸）多布森望远镜进行比较！
- 哈勃望远镜的口径为 2.4 米（7.9 英尺），表面面积为 4.5平方米
  - 韦伯望远镜的表面积是哈勃望远镜的 5.5 倍！
该望远镜的焦距为131.4米！（131,400毫米！）

闪闪发光！那些精美的金镜：
韦伯的镜子由铍制成，表面镀金
- 铍是一种非常轻且坚硬的金属
- 在低温下，结构（强度）和尺寸（形状）物理稳定
- 黄金是红外辐射的最佳反射材料——明显优于银或铝
哈勃望远镜的镜子如果放大到韦伯望远镜的大小，就会太重而无法发射
主镜重705公斤
- 每面铍镜重20.1公斤
- 单个镜子组件重39.5公斤
光学分辨率为0.1角秒
六角形的镜面形状允许用普通瓷砖进行平铺和填充空间。
- 圆形镜子之间会有缝隙
- 六角形镜子可折叠
由于空间填充的六边形图案，只需要创建 3 种不同的镜面曲率或处方（每种 6 块瓷砖）

投下一些阴影！
遮阳板或遮光板尺寸为 21 x 14 米
- 标准网球场尺寸为 24 x 11 米
遮阳罩帮助韦伯太空望远镜的仪器保持在 50 开尔文（-370 华氏度，- 233 摄氏度）以下的运行温度
屏蔽层阳光照射侧的温度将达到 380 K（230 F，110 C）
明暗面总温差：600华氏度，343摄氏度
屏蔽层有 5 层
- 每层均采用真空隔热
- 间距就像一根“光管”，使红外辐射完全内部反射（类似于光纤的工作原理）
  - 精确间距由张紧系统控制
- 其形状、层数和间距均设计用于将热量向外散发，远离望远镜
该屏蔽层由杜邦公司于 20 世纪 60 年代开发的聚酰亚胺薄膜Kapton制成
- 在 -269 至 +400°C 范围内保持稳定
- 所有层都涂有铝 – 类似于望远镜的镜子
- 2 个阳光层也涂有掺杂硅，有助于反射红外辐射
- “防撕裂”接缝采用热粘合技术，以防止陨石撞击造成的损坏。
  
  为什么要使用红外望远镜？
较长波长的光会穿透灰尘和气体，而灰尘和气体会阻挡或散射较短波长的光
奥尔伯斯悖论：如果宇宙是无限的，那么无论你朝哪个方向看，每个方向都应该有一颗恒星。如果真是这样，那么为什么天空并非在所有方向上都均匀明亮呢？
- 海因里希·奥尔伯斯问题的答案是尘埃和气体。
- 灰尘和气体会阻挡可见光，物体距离越远，物体与观察者之间的灰尘和气体就越多，从而遮挡视线。
韦伯望远镜是美国宇航局对奥伯斯佯谬的解答。尘埃和气体阻挡了可见光、紫外线和其他波长的光，但红外辐射却可以穿透。
因为观察太空就是回顾过去——距离越远（在时间和空间上），干扰的尘埃就越多。
韦伯的红外望远镜能够透过这些尘埃，看到更远的时间和空间。
- 近红外摄像机可以看到光谱中红外到红色和橙色区域。
- 韦伯望远镜可以观测到红移z=20的景象，即大爆炸之后1.8亿到2亿年，也就是第一批恒星和星系形成的时候。