詹姆斯·韋伯望遠鏡升空 開啟揭示最古老恆星之旅

·5 分鐘 (閱讀時間)

迄今為止最先進、體積最大的太空觀測儀器——耗資 100 億美元的詹姆斯韋伯望遠鏡——2021年12月25日發射升空,去執行用影像記錄宇宙中第一顆發光恆星的任務。

這架天文望遠鏡由阿麗亞娜火箭承載,於聖誕日從法屬圭亞那的庫魯太空港升空,不到半小時之後完成軌道飛行,肯尼亞馬林迪的地面天線接收到了確認成功的信號。

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope,簡寫JWST)以阿波羅登月的建築師之一的名字命名,是21世紀最宏大的科學探索之一。韋伯將接替哈勃望遠鏡,它由美國、歐洲和加拿大航天機構聯合研發,功能比哈勃強 100 倍。

火箭離開地球的那一刻,美國航天局 (NASA) 電視評論員羅伯·納維亞斯說:「從熱帶雨林升空到時間本身的邊緣,詹姆斯·韋伯開始了回到宇宙誕生之初的旅程。」

在過去 30 年裏,全世界有成千上萬的人參與了韋伯望遠鏡項目。整個過程被萬眾熱切期待也充滿焦慮不安。儘管阿麗亞娜是一種非常可靠的運載工具,但事關火箭,卻難說絶對保險,萬無一失。

發射升空只是一個新開端 —— 未來六個月還有一系列複雜的初始活動。韋伯望遠鏡所處的位置在距離地球約 150 萬公里的觀測站軌道上。在前往這個地點的過程中,韋伯需要從發射時的折疊配置中解脫,展開的過程就像一隻從蛹中出現的蝴蝶。

這個過程同樣精密繁複,同樣存在發生意外的可能性。

力求完美

被賦予將哈勃望遠鏡的繼承者送上太空任務的庫魯航天中心(Kourou spaceport)充滿了自豪的氣氛。

「這是一代人一遇的發射行動,」歐洲航天局(European Space Agency)的發射系統負責人丹尼爾·德·錢布爾(Daniel De Chambure)向BBC表示。

新的望遠鏡在10月由輪船從美國加州的工廠運送至法屬圭亞那,航天企業諾斯洛普·格魯曼公司(Northrop Grumman)和美國太空總署(NASA)此前在加州監督了它的最後組裝。

Core stage
亞利安火箭的核心級在上周六被豎立了起來。

甫一下船,JWST就接受詳盡的檢查,以確認運送過程中沒有損毀。

「我們檢查所有部分,而我能夠報告說,詹姆斯·韋伯的狀況完美,」美國太空總署設備系統工程師貝戈尼婭·維拉(Begoña Vila)說。

在庫魯中心的無塵室裏,望遠鏡直立放置。它沒有處於運作狀態,而是被折疊起來,以能夠放置入亞利安火箭的鼻錐。即便如此,它仍然比看管它的技術人員要高得多。

他們持續保持著高度的清潔,保持韋伯周邊的環境一塵不染。兩度過濾牆令望遠鏡遠離塵埃。身穿防護衣的工作人員也不停地拖地和清潔支援設備的表面,進一步保證韋伯望遠鏡6.5米寬的鏡面鍍金元件不會受到污染。

Hubble Ultra Deep Field
韋伯能看到的最遠星系,預計將包括一些最早出現的星體。

周二(11月9日)的任務則是由籌備團隊將JWST裝入發射適配器。這是一個將它固定火箭頂端的圓環。

這一程序將會由激光引導。然後剩下的部分就是給韋伯提供燃料和通過適配器將它與亞利安火箭上面級合體。

一個棘手的步驟是封裝。火箭的鼻錐將下降蓋在望遠鏡上面。這當中的間隙將會非常小,特別是在30分鐘的升空過程中,整個結構都會發生來回震動。

「數據上,我們距離整流罩邊緣只有6至8英寸(15-20厘米),但是在發射載荷下,這個距離會變成3.5英寸(9厘米)之內。這是非常近的,所以我們每一部分都需要非常精確,」美國太空總署(NASA)的發射地負責人馬克·沃伊頓(Mark Voyton)說。

BBC
BBC
BBC
BBC

在無塵室裏看見的韋伯,是一個非常令人震驚的結構。

它閃著金銀色的光芒,銀色是因為絶緣層。略顯紫色的部分則是來自於為增加反光而加入的硅元素。

但是真正令你屏息的是它的尺寸,哪怕只是在發射前折疊起來的時候。當它進入太空軌道,展開之後的望遠鏡將大概會有一個網球場那麼大。

JWST的鏡面和最尖端的設備是為了能看到宇宙中最先發光的星而調配的。這情景理論上是發生在宇宙大爆炸之後約2億年(約135億年前)。

這枚望遠鏡也會有能力分辨很多如今正不斷在太陽系外被發現的新星體大氣,並能對它們的氣體進行分析,以找到生命存在的可能。

這個項目的成本已經很大,大部分支出由美國太空總署承擔。但是對於歐洲來說,投資也是巨大的——但是長年擔任歐洲航天局項目經理的彼得·詹森(Peter Jensen)說,這很值得。

「表面上看,它有很多個零,而歐洲在這個任務上花費了7億歐元(6億英鎊;8億美元)。但是當你從歐洲居民人均成本的角度去看的話,它就相當於廉價咖啡店的一杯便宜咖啡,然後分20年喝。而花這點錢,我們就得到了如此高科技的望遠鏡,它將會帶領我們進入一場哥倫布式的旅程,探索一個宇宙史上未知的時代。」

JWST
即使折疊起來的時候,韋伯望遠鏡仍然很龐大。
Artwork in space
Artwork in space