二十年磨一剑,韦伯为什么花了这么久?

未知 2022-07-22 09:35

二十年磨一剑,韦伯为什么花了这么久? 

记者:关于大多数受众来说,韦伯望远镜和哈勃望远镜拍照的深空图画看起来很相似。作为天文学家,您能够从图画中了解到什么?

玛莎·里克:这些图画看起来很相似,但实际上它们带着的信息非常不同。哈勃望远镜拍照的图画,显示的是物体在可见光波段的姿态,韦伯望远镜拍照的图画展现的是红外光。经过比较在这些不同波长范围内的物体的亮度,咱们能够了解到许多作业。关于遥远的星系,咱们能够估量它们到底有多远,而从韦伯所拍图画的亮度,咱们能够估量星系的质量。

近红外相机的勘探器之一,图片来历:亚利桑那大学/NASA

 

近红外相机的四个勘探器拼装在一起,外部的黑色挡板能够阻挠光线射到任何能反光的外表,例如勘探器的边际。图片来历:亚利桑那大学/NASA

 

近红外相机的光学途径与对应实物

记者:勘探遥远星系与研讨国际前期的情况密切相关,为什么了解国际或恒星的来历对人类很重要?

玛莎·里克:任何仰望天空,并思索为什么国际看起来是这样的人,都会知道这个问题的答案。人类对咱们自己怎么发生,对太阳系和银河系怎么发生、并给咱们供给这样的环境,都充溢好奇。

记者:韦伯望远镜集成了许多新技能,有没有哪个让你形象最为深入?

玛莎·里克:我对任何单一的新技能都没有多么深入的形象,但韦伯团队能将所有这些技能结合在一起并使它们运转良好,这样的体现更让我形象深入。望远镜和仪器作业得比预期要好,这表明各项新事物正在出色地协同作业。

记者:要能够协同作业,首先或许需求解决温度问题,近红外相机是怎么降温的?假如不降温,它在轨迹上会达到多少温度?

玛莎·里克:近红外相机经过散热器把热量散到国际空间里,能够维持在约-233摄氏度。假如没有散热体系,近红外相机的温度会与室温适当。

 

固定ISIM散热器(FIR,Fixed ISIM Radiator,ISIM即“科学仪器整合模块”,Integrated Science Instrument Module)装置在主镜背面,近红外相机散热器是FIR的一部分。图为FIR的装置进程,图片下方即为倒扣的主镜,图片来历:Ball Aerospace

 

中红外勘探器(Mid-Infrared Instrument,MIRI)需求更低的作业温度,因而由图中的制冷设备支撑,图片来历:NASA/JPL-Caltech

记者:在开端作业前,校准至关重要,近红外相机运用恒星HD84800作为参考点,这样做有什么好处吗?

玛莎·里克:咱们运用恒星HD84800是由于它所在的这片区域便利韦伯望远镜观测,并且它足够亮堂,靠调查它就能够展现望远镜校准的细节。

 

校准阶段拍照的图画之一,刊载于7月18日的《天然·天文学》上。虽然形状奇怪,但工程师知道此类情况下怎么调整,因而并不忧虑。图片来历:NASA

 

校准阶段,18面镜子对同一恒星的成像,图片来历:NASA

记者:其他勘探器也有独特之处,比如近红外光谱仪(NIRSpec),据报道它能够一起观测100个物体,这是怎么实现的?

玛莎·里克:近红外光谱仪的确很奇特。它的微快门狭缝对应约0.2角秒宽的天空,实际的尺度大约适当于人的头发的直径,经过电磁操控。

 

每个微快门(microshutter)长200微米,宽100微米,图片来历:NASA

 

每个阵列上排列365乘以171个微快门,尺度与邮票适当,共有四个阵列,近25万个微快门,图片来历:NASA

 

经过磁力臂的移动操控微快门开合,图片来历:jwst-docs.stsci.edu

记者:下面想回忆下研制的进程。你曾提到过1998年NASA发表公告,约请科学家们参加对韦伯望远镜的头脑风暴,讨论其使命设定。2001年,NASA再次发表公告,供给机会来参加之后实际上研制了近红外相机的团队。看上去三年的决议计划时刻并不长,不过终究花了20年来完结这一使命,为什么需求这么久?

玛莎·里克:第一份公告实际上是约请科学家参加咨询委员会。委员会终究的主张是应当参加中红外勘探器(MIRI),一起为其他勘探器设定了功能要求。第二份公告供给的机会则是领导规划、建造近红外相机。

建造韦伯望远镜花这么多时刻的原因是,许多技能需求开发,一起有些问题会冒出来,由于在研制进程中咱们也会犯错。

记者:在这20年里,技能和团队应该也会有不少改变吧,你怎么和谐团队,与其他人协作?怎么跟上技能的开展?这一项目对你的学术生计带来了什么改变?

玛莎·里克:整个韦伯望远镜的团队在20年间发生了一些改变,但近红外相机团队根本保持不变。当咱们确认了近红外相机的终究规划后,就没有再改变过技能。咱们的确有必要进行一些更改,由于一些原型部件的体现,没有像咱们预期的那样。

这一项目改变了我的学术生计,由于我花更少的时刻从事其他研讨,但我仍然定时进行教育以及辅导学生。

记者:最终让咱们再回到一些公众的看法上。韦伯望远镜的首批效果引发了许多重视,但有些人或许仅仅赞赏照片的雄伟、美丽。从艺术视点说,事情视界望远镜(Event Horizon Telescope)黑洞的第一张图画据称已被收入在纽约的现代艺术博物馆。哈勃望远镜的一些照片也在那里陈设。韦伯望远镜拍照的图画也会得到这样的认可吗?究竟,艺术有点像科学,时刻上的“第一”往往也是重要的。韦伯仅仅一个“不同的哈勃”“更好的哈勃”,仍是或许在文化史和技能史上都逾越哈勃?

玛莎·里克:我想跟着时刻的推移,咱们会看到韦伯望远镜逾越哈勃。它很或许会拍下哈勃无法看到的最早的一批星系,由于它们的红移超出了哈勃能够勘探的范围。韦伯还或许初次勘探到某颗行星,具有相似地球的大气层。

 

现代艺术博物馆收录的哈勃望远镜所拍图画之一,图片来历:NASA/现代艺术博物馆

记者:还有些人以为伪彩色图画或合成图画不能代表实在国际,乃至没有多少含义。如今,来自大型科学项目的数据需求很多处理作业。公众能够经过伽利略的望远镜与他看到同一个月亮,但他们无法像科学家现在所做的那样看到黑洞或深空。你觉得这会带来什么区别?

玛莎·里克:事实上,韦伯望远镜所看到的光的类型是咱们肉眼无法看到的。虽然如此,这样的光线能够靠电学手法勘探到。当图画到达地球时,咱们为它们着色,以便咱们能够看到并了解图画所提醒的内容。重要的一点是,光是由韦伯望远镜上的传感器芯片勘探的,咱们仅仅需求将电子数据转换为咱们能了解的体现形式。

 

 

各国网上都有一些质疑的声响,有时乃至不得不对“阴谋论”辟谣

记者:乃至有人以为科学家能够使用原始数据进行研讨,并不需求这样的图画,它们仅仅一种“公关工具”,能够招引注意力并获得更多资金。你会怎么回应他们?你以为激发人们酷爱科学的最好的办法是什么?

玛莎·里克:就韦伯望远镜而言,该项目的绝大部分资金现已用掉了,并且展现这些效果并不会让咱们额外得到多少资金。我以为展现既漂亮又有科学价值的结果,便是让人们酷爱科学的好办法。

 

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