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詹姆斯韦伯空间望远镜的主镜面

  据国外媒体报道,美国国家航空航天局正在进行的下一代空间望远镜—詹姆斯韦伯空间望远镜,已经完成主镜面的“黄金涂层”处理工作,这对空间望远镜而言,是一个重要的里程碑。詹姆斯韦伯(JWST)空间望远镜将成为人类有史以来最强大的空间望远镜,它将于2018年发射入轨。

  本周,美国宇航局的工程师完成了詹姆斯韦伯空间望远镜的21面镜面(其中18面为主镜面)涂层覆盖工作,值得注意的是,镜面的涂层是黄金涂料,这点对韦伯空间望远镜是非常重要的,因为该空间望远镜需要收集遥远宇宙微弱的红外波段光线,而使用黄金作为涂层,可增加对宇宙中最遥远红外光线的收集反射。

  根据詹姆斯韦伯空间望远镜高级工程科学家约翰马瑟(John Mather)介绍:本周望远镜主镜面涂层覆盖工作的结束不久意味着镜面主体结构完成,也标志着整个空间望远镜项目的重大工程节点,是一个里程碑式的意义。该主镜面采用了令人惊讶的新技术,主镜面被分割成18个较小的六角形镜面,也就是说,主镜面采用的全新设计概念,有18块镜面组合而成,之所以采用这样的设计,是因为詹姆斯韦伯空间望远镜如果使用传统的直筒式镜面结构,并且要达到设计要求的观测精度,就需要更大的火箭进行发射,如果采用组合式镜面布局,就可以缩小望远镜的体积,而且还能达到更好的观测效果。

  每一块六角形的镜面几乎都有一个人的高度吗,大约是4.9英尺,约合1.5米。使用铍材料制作而成,这些铍制反射镜组合成的镜面总面积是哈勃空间望远镜采用传统镜面布局的6倍以上,由于这种创新式的镜面组合,使得詹姆斯韦伯空间望远镜接受遥远宇宙光线的能力是哈勃空间望远镜的8倍以上,特别是针对宇宙中昏暗的天体,其观测能力是哈勃的数百倍。

  并且,每个镜面的后面都有数个微型电机进行微控,可产生不超过10纳米的位移偏差,之所以进行这项设计 ,是因为宇宙空间的温度极低,而空间望远镜在观测过程中,需要将镜面方向对准不同的方向,这时候就会产生微小的温度变化,这就需要镜面进行的细微的调整。因而,镜面在选择材料上要求更轻,并且强度更大,承受能力也要有所要求。最终,18块铍制反射镜将在太空中展开,形成一个巨大的反射镜面,高度可达21.3英尺,约为6.5米。而剩下的三面镜面将被用于空间望远镜的其他地方。

  从2010年6月份开始,美国宇航局的工程师们开始为每一块铍制反射镜进行涂层处理工作,要涂上厚度仅为120纳米的0.12盎司的黄金,而120纳米相当于一英尺的百万分之一,比一个人的头发还要细200倍。进行120纳米厚度的涂层处理,负责这项工作的镜面镀膜承包商董事伊恩史蒂文森(Ian Stevenson)认为:在对詹姆斯韦伯空间望远镜主镜面黄金涂层处理时,我们面临着许多技术挑战,这些涂料并不是简单制作而成,而是量子涂料,有着非常复杂的制作工序。

  其中更艰巨的任务是,这些硬件必须在没有后备维修的条件下运行,这就是说,詹姆斯韦伯空间望远镜定点于拉格朗日点,硬件必须避免高故障率。为了进行“黄金镜面”的涂层处理,科学家将黄金涂料加热到华氏2500度,大约为1371摄氏度,这样就能使涂料物质由固态变成液态。随后,主镜面涂层的工程师将其进行蒸发到铍制镀版上,最后进行涂层覆盖。

  由于研制成本的不断升高,以及一再推迟原计划,詹姆斯韦伯空间望远镜项目已经处于被面临撤销的困境之中,主镜面涂层工作的结束,使得该项目的科学家们看到了成功的曙光。詹姆斯韦伯空间望远镜项目由美国国家航空航天局与欧洲航天局,以及加拿大航天局共同运作的一个合资计划,其命名的缘由是前美国宇航局的局长詹姆斯韦伯,在他担任美国宇航局局长期间,执行了最伟大的“阿波罗”登月计划。

  现在,詹姆斯韦伯空间望远镜总成本预算已经高达87亿美元,正是由于该项目的预算超支以及计划延误,美国众议院拨款委员会建议取消这项任务,但是,参议院小组委员会认为将提供足够的资金继续该项目。总而言之,按期完成主镜面的黄金涂层工作对詹姆斯韦伯空间望远镜而言,是一个重要的成功。位于马里兰州的戈达德太空飞行中心,美国宇航局光学望远镜詹姆斯韦伯项目的负责人范伯格(Lee Feinberg)认为:这些“黄金涂料”对,詹姆斯韦伯空间望远镜观测性能而言,是至关重要的,可确保该看见望远镜发现遥远宇宙中潜在的天体。

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channelId 1 1 美宇航局87亿美元打造最强太空“黄金镜面” 1 据国外媒体报道,美国国家航空航天局正在进行的下一代空间望远镜—詹姆斯韦伯空间望远镜,已经完成主镜面的“黄金涂层”处理工作,这对空间望远镜而言,是一个重要的里程碑