據(jù)美媒報道，美國研制的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的第12塊鏡片已安裝在望遠(yuǎn)鏡構(gòu)架上，標(biāo)志著韋伯太空望遠(yuǎn)鏡分塊主鏡的安裝已經(jīng)過半，全部18塊鏡片安裝工作預(yù)計在今年上半年完成。
這意味著，耗資近90億美元的韋伯太空望遠(yuǎn)鏡離2018年發(fā)射更近了一步。那么，截至目前，人類發(fā)射過哪些太空望遠(yuǎn)鏡？哈勃望遠(yuǎn)鏡和韋伯望遠(yuǎn)鏡的使命又有哪些不同？
太空功勛 哈勃望遠(yuǎn)鏡
1990年發(fā)射升空的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，從某種意義上講，它是美國KH-11鎖眼衛(wèi)星軍轉(zhuǎn)民的產(chǎn)物，它運(yùn)行在距離地面550公里高度的軌道上，其口徑2.4米，焦距57.6米，觀測范圍覆蓋從近紅外、可見光到紫外波段。該望遠(yuǎn)鏡設(shè)計壽命15年，時至今日，它已經(jīng)在太空走過了25個春秋。
截至目前，哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝了大量精彩和重要的天文照片，例如，它在1994年拍攝了蘇梅克-列維9號彗星撞擊木星，在此之后還拍攝到了冥王星的新衛(wèi)星和更遙遠(yuǎn)的鬩神星，以及鷹狀星云著名的創(chuàng)生之柱及其他星云和星系的壯觀圖像等，拍到了地面望遠(yuǎn)鏡無法拍攝到的天文景象。
另外，哈勃望遠(yuǎn)鏡還對黑洞、類星體和活動星系的研究作出了巨大貢獻(xiàn)。有了哈勃望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了宇宙加速膨脹的事實，通過對星系碰撞的觀測，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的相互作用比人類想象的更加微弱。
總之，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡讓人類天文學(xué)走入了空間天文的時代，填補(bǔ)了地面觀測能力的空白，大大擴(kuò)展了天文學(xué)的視野。同時，它也是人類有史以來最重要的天文觀測設(shè)備之一，是空間天文學(xué)發(fā)展史上不朽的豐碑。 “哈勃”并不寂寞
雖然“哈勃”是人類研制的最著名太空望遠(yuǎn)鏡，但絕非是唯一的太空望遠(yuǎn)鏡。在哈勃望遠(yuǎn)鏡發(fā)射升空后不久，美國又陸續(xù)發(fā)射了康普頓伽馬射線天文臺、錢德拉X射線天文臺和斯皮策紅外太空望遠(yuǎn)鏡三部天文觀測設(shè)備，除了康普頓望遠(yuǎn)鏡由于陀螺儀故障，過早地再入大氣層墜毀外，其他兩部望遠(yuǎn)鏡目前仍在太空正常工作。
其中，錢德拉望遠(yuǎn)鏡具有很高的空間分辨率和光譜分辨率，可將觀測范圍擴(kuò)展到X波段；斯皮策望遠(yuǎn)鏡工作在紅外波段，可以尋找地外行星和觀測遙遠(yuǎn)過去星系紅移后的星光。
此外，美國還發(fā)射過一批低成本望遠(yuǎn)鏡，最著名的當(dāng)屬開普勒太空望遠(yuǎn)鏡和廣域紅外巡天望遠(yuǎn)鏡，雖然它們的口徑不大，卻在探測系外行星和近地小行星方面取得了很大成就。
另外，歐空局在太空望遠(yuǎn)鏡研制上也做出了很大貢獻(xiàn)，其中，最著名的是赫歇爾太空望遠(yuǎn)鏡和普朗克衛(wèi)星，目前它們都部署在位于日地L2軌道上，前者的口徑是3.5米，是有史以來最大的太空紅外望遠(yuǎn)鏡，主要用于研究宇宙恒星和星系的形成與演化，后者用于獲取宇宙微波背景輻射。目前，歐空局還正在研制歐幾里得太空望遠(yuǎn)鏡，用于暗物質(zhì)和暗能量的研究。
“韋伯”接力只為探測更遠(yuǎn)
韋伯望遠(yuǎn)鏡是美國宇航局哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的后繼者，它將是有史以來人類建造的最大太空望遠(yuǎn)鏡。該望遠(yuǎn)鏡由美國宇航局領(lǐng)導(dǎo)，包括歐空局、加拿大空間局一起參與的項目。嚴(yán)格地說，韋伯望遠(yuǎn)鏡與哈勃望遠(yuǎn)鏡并非誰取代誰的關(guān)系。由于用途和波段的不同，也讓韋伯望遠(yuǎn)鏡和哈勃望遠(yuǎn)鏡在設(shè)計上大相徑庭。
如果說，哈勃望遠(yuǎn)鏡采用的大鏡筒還停留在我們對望遠(yuǎn)鏡的傳統(tǒng)印象，那么，韋伯望遠(yuǎn)鏡則采用了十分獨特的反射結(jié)構(gòu)，這也是理想與現(xiàn)實妥協(xié)的結(jié)果。為了加強(qiáng)聚光能力和分辨率，韋伯望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計口徑達(dá)到了6.5米，是哈勃2.4米口徑的3倍。
由于口徑太大，目前沒有任何一種運(yùn)載工具可以將6.5米的大鏡筒送入太空，因此韋伯望遠(yuǎn)鏡使用了折疊結(jié)構(gòu)，18塊直徑1.3米的6邊形鏡片拼合為一個6.5米的望遠(yuǎn)鏡，發(fā)射時將鏡片折疊起來，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)入太空后再展開。同時，韋伯望遠(yuǎn)鏡還進(jìn)行了減重，其發(fā)射質(zhì)量只有6.5噸，比哈勃望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射質(zhì)量減輕了一半。
此外，哈勃望遠(yuǎn)鏡主要的觀測波段是可見光，因此它可以在近地軌道上運(yùn)行，加之鏡頭前有遮光罩，即使在陽光暴曬下也不會受到大的影響。
相反，為了觀測第一代恒星，收集它們位于近紅外和中紅外波段的微弱光線，韋伯望遠(yuǎn)鏡需要極為苛刻的超低溫環(huán)境，否則在自身受熱后，其釋放出的紅外線就會對觀測構(gòu)成干擾。因此，韋伯望遠(yuǎn)鏡需要維持在高于零下50攝氏度的低溫環(huán)境。
為了維持這樣的超低溫環(huán)境，韋伯望遠(yuǎn)鏡將被置于距離地球150萬公里外的日地L2點的暈軌道上，這里不僅避開了地球和月球的陰影，為望遠(yuǎn)鏡提供了更好的觀測條件，更重要的是暈軌道與日地的相對位置穩(wěn)定，可以方便調(diào)整遮陽板方向，有效地屏蔽來自太陽和地球的熱輻射。
此外，獨特的軌道設(shè)計也對韋伯望遠(yuǎn)鏡提出了很高的要求。眾所周知，哈勃望遠(yuǎn)鏡服役25年來，美國使用航天飛機(jī)對哈勃望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了多次在軌維護(hù)，但韋伯望遠(yuǎn)鏡置于距離地球150萬公里外的L2暈軌道上，這里是人類從未涉足的深空，這就需要它具有很高的可靠性，保證在設(shè)計壽命內(nèi)穩(wěn)定工作，否則韋伯望遠(yuǎn)鏡一旦出現(xiàn)問題，那科研人員就只能干瞪眼了。
或許是哈勃望遠(yuǎn)鏡超期服役帶來的樂觀情緒，工程師們相信韋伯望遠(yuǎn)鏡能工作得更久，或許未來人類的腳步會走到L2軌道，因此韋伯望遠(yuǎn)鏡在設(shè)計時還預(yù)留了一個與其他航天器進(jìn)行對接的端口。
不過，雖然美國宇航局將在2018年發(fā)射韋伯望遠(yuǎn)鏡，但也有人認(rèn)為，該望遠(yuǎn)鏡在未來3年時間進(jìn)行的各種測試，將會是太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)入軌道前的重要環(huán)節(jié)，直接決定其性能是否達(dá)到了要求。（作者：尼摩 來源：飛天科普周刊）
