詹姆斯韦伯太空望远镜的探测原理 詹姆斯韦伯太空望远镜原理 詹姆斯韦伯太空望远镜多
本篇文章给大家谈谈詹姆斯韦伯太空望远镜原理，以及哈勃太空望远镜的职业原理对应的聪明点，文章可能有点长，然而希望大家可以阅读完，增长自己的聪明，最重要的是希望对各位有所帮助，可以解决了无论兄弟们的难题，不要忘了收藏本站喔。
这篇文章小编将目录
- 哈勃太空望远镜的职业原理
- 詹姆斯·韦伯空间望远镜首次拍摄到星光，詹姆斯韦伯望远镜能看多远
- 韦伯空间望远镜是什么到底有多强
- 拍出最清晰宇宙照片的韦伯望远镜，究竟什么来头
- 詹姆斯·韦伯太空望远镜启动，揭开宇宙诞生，有生活系外行星之谜
- 韦伯太空望远镜能做什么为什么会刷新我们对宇宙的认识
- 詹姆斯·韦伯太空望远镜成功发射，宇宙诞生的奥秘或许会即将揭开
- 你不知道的韦伯望远镜：看到138亿年前的星系，原来黑科技在这
- 拍出最清晰宇宙照片的韦伯望远镜，到底有哪些黑科技
- 韦伯望远镜是怎样职业的呢你可以讲讲吗
哈勃太空望远镜的职业原理
你有没有盯着夜空，想知道近距离看宇宙是什么样子的？我们大多数人被迫只用眼睛凝视星空，在广阔的黑夜中寻找针刺般的光线。即使你足够幸运地能够接触到地面望远镜，其清晰度取决于云层和天气等大气影响，但它仍然无法提供这些令人惊叹的天体应有的清晰度。
1946年，一位名叫小莱曼·斯皮策（Lyman Spitzer Jr.）的天体物理学家提出，太空中的望远镜将比任何地面望远镜更清晰地显示遥远物体的图像。这听起来很合乎逻辑，对吧？但这一个令人愤慨的想法，由于当时还没有人向外太空发射火箭。
随着美国太空规划在1960年代和1970年代的成熟，斯皮策游说美国宇航局和国会开发太空望远镜。1975年，欧洲航天局（ESA）和美国宇航局开始为其起草初步规划，1977年，国会批准了必要的资金。美国宇航局将洛克希德导弹公司（现为洛克希德·马丁公司）命名为承包商，建造望远镜及其支持体系，并对其进行组装和测试。
这架著名的望远镜以美国天文学家 埃德温·哈勃（Edwin Hubble ）的名字命名，他对遥远星系中变星的观测证实了宇宙正在膨胀，并支持了大爆炸学说。
由于1986年的挑战者号灾难，哈勃太空望远镜在长时刻的延迟之后，于1990年4月24日搭载在发现号航天飞机上进入轨道。自发射以来，哈勃望远镜重塑了我们对太空的看法，科学家们根据望远镜对重要事物的清晰发现撰写了数千篇论文，比如宇宙的年龄、巨大的黑洞或恒星在死亡的痛苦中的样子。
在这篇文章小编将中，我们将讨论哈勃望远镜怎样记录外太空以及允许它这样做的仪器。我们还将讨论古老的望远镜/航天器在此经过中遇到的一些难题。
COSTAR拯救了这一天
在1990年部署后，天文学家几乎立即发现了他们心爱的15亿美元，43.5英尺（13.3米）望远镜的难题。他们在天空中的新拖拉机拖车大致的眼睛无法正确聚焦。他们觉悟到望远镜的主镜被磨到了错误的尺寸。虽然镜子中的缺陷 – 大约相当于人类头发厚度的五特别其中一个 – 对我们大多数人来说似乎非常微小，但它导致哈勃太空望远镜遭受球面像差并产生模糊的图像。当然，天文学家并没有花数年时刻在望远镜上职业，只是为了满足于外太空的不起眼的快照。
科学家们提出了一种名为 COSTAR （ 校正光学太空望远镜轴向更换 ）的替代”隐形”镜片来修复HST中的缺陷。COSTAR由多少小镜子组成，这些镜子将拦截来自有缺陷的镜子的光束，修复缺陷并将校正后的光束传递给镜子焦点处的科学仪器。
NASAASTRONAUTS和职业人员花了11个月的时刻为有史以来最具挑战性的太空任务其中一个做准备。最终，在1993年12月，奋进号航天飞机上的七名男子发射火箭进入太空，执行HST的首次维修任务。
机组人员花了一周时刻进行所有必要的维修，当望远镜在维修任务后进行测试时，图像得到了极大的改善。如今，放置在HST中的所有仪器都内置了针对反射镜缺陷的校正光学元件，不再需要COSTAR。
不过，哈勃望远镜比COSTAR还有更多，我们接下来将讨论其中的一些关键部分。
HST 剖析
像任何望远镜一样，HST有一个长管，一端打开，让光线进入。它有镜子来聚集并将光线带到其”眼睛”所在的焦点。HST有几种类型的”眼睛”，以各种仪器的形式出现。就像昆虫能看到紫外线，或者我们人类能看到可见光一样，哈勃望远镜也必须能够看到从天而降的各种类型的光。
具体来说，哈勃望远镜一个 卡塞格林反射望远镜 。这只是意味着光线通过开口进入设备，并从主镜反射到次镜。次镜反过来将光线通过主镜中心的孔反射到主镜后面 的焦点 。如果你画出入射光的路径，它会像字母”W”，除了有三个向下的驼峰而不是两个。
在焦点处，较小的半反射半透明镜子将入射光分配到各种科学仪器。（我们将在下一节中详细讨论这些工具。正如你可能已经猜到的那样，这些不仅仅是普通的镜子，你可能会凝视着它们来欣赏你的倒影。
HST的镜子由玻璃制成，并涂有纯铝（百万分之三英寸厚）和氟化镁（百万分其中一个英寸厚）层，以使其反射可见光，红外线和紫外线。主镜直径为 7.9 英尺（2.4 米），次镜直径为 1.0 英尺（0.3 米）。
接下来，我们将讨论哈勃在射入望远镜後怎样处理所有光。
哈勃的科学仪器：WFPC2、NICMOS和STIS
通过观察天体的不同波长或光谱，无论兄弟们可以辨别其许多属性。为此，HST配备了几种科学仪器。每种仪器都使用 电荷耦合器件 （ CCD ）而不是照相胶片来捕获光线。CCD检测到的光被转换为数字信号，这些信号存储在机载计算机中并中继到地球。接着将数字数据转换为令人惊叹的照片。让我们看一下每种仪器怎样为这些图像做出贡献。
宽视场和行星相机2 （ WFPC2 ）是哈勃的主要”眼睛”或相机。它借助四个排列成”L”形的CCD芯片来捕捉光线 – 三个低分辨率，宽视场CCD芯片，以及一个高分辨率行星相机CCD芯片。所有四个芯片同时暴露在目标上，目标图像以所需的CCD芯片为中心。这只眼睛可以看到可见光和紫外线，并且可以通过各种滤光片拍摄图像，以制作天然的彩色图片，例如这个众所周知的鹰星云图像。
通常，星际气体和尘埃会阻挡我们对来自各种天体的可见光的视野。没难题：哈勃望远镜可以看到隐藏在尘埃和气体中的物体的红外光或热量。为了看到这种红外光，HST有三个灵敏的相机，组成了 近红外相机和多物体光谱仪 （ NICMOS ）。
除了照亮天体之外，从该物体发出的光还可以揭示它的组成。特定的颜色告诉我们存在哪些元素，每种颜色的强度告诉我们该元素存在几许。 太空望远镜成像光谱仪 （ STIS ）将入射光的颜色分开，就像棱镜形成彩虹一样。
除了描述化学成分外，光谱还可以传达天体的温度，密度和运动。如果物体正在移动，化学指纹可能会向光谱的蓝色端（向我们移动）或红色端（远离我们）移动。不幸的是，STIS在2004年失去了电力，从那以后一直处于非活动情形。
继续阅读，找出哈勃望远镜的伸缩套筒上还有哪些其他科学仪器。
哈勃的科学仪器：ACS和FGS
在2002年2月的一次维修任务中，宇航员增加了 高质量测量相机 （ ACS ），使哈勃望远镜的视野增加了一倍，并取代了作为HST长焦镜头的微弱物体相机。
ACS可以看到可见光，它的安装是为了帮助绘制暗物质的分布，探测宇宙中最遥远的物体，寻找大质量行星并检查星系团的演化。科学家估计它将持续五年，就在2007年1月，由于电力短缺，它的三台相机中的两台瘫痪了。
哈勃太空望远镜的示意图。将鼠标悬停在”望远镜功能”上以检查每个功能。注： 2002 年，”微弱物体相机”被”高质量测量相机”取代。
HST上的最终仪器是其 精细制导传感器 （ FGS ），它指向望远镜并精确测量恒星的位置和直径，以及双星的分离。哈勃望远镜总共有三个这样的传感器。两个指向望远镜并将其固定在目标上，在目标附近的HST场中寻找”引导”恒星。当每个FGS找到一颗导星时，它会锁定它并将信息反馈给HST转向体系，以使该导星保持在其领域内。当两个传感器在操纵望远镜时，一个传感器可以自在地进行 天体测量（恒星 位置）。天体测量对于探测行星很重要，由于轨道行星会导致母星在天空中移动时摆动。
这些仪器的多次维修以及一些补充，规划在2009年初的下一次维修任务中进行。
现在你知道哈勃是怎样拍摄所有这些照片的了。接下来，我们将了解哈勃作为宇宙飞船的其他生活。
哈勃的航天器体系：发电和与地面控制对话
哈勃不仅仅一个拥有高度专业化科学仪器的望远镜。它也是一艘宇宙飞船。因此，它必须具有力量，与地面沟通并能够改变其态度（路线）。
HST上的所有仪器和计算机都需要电力。两块大型太阳能电池板履行了这一责任。每个翼状面板可以将太阳的能量转化为2，800瓦的电力。当HST处于地球的阴影中时，存储在机载电池中的能量可以维持望远镜7.5小时。
除了发电之外，HST还必须能够与地面上的控制器通信，以中继数据并接收下一个目标的命令。为了进行通信，HST使用一系列称为 跟踪和数据中继卫星（TDRS）体系的中继卫星 。目前，在天空的不同位置有五颗TDRS卫星。
哈勃望远镜的通信经过也得到了两台主计算机的帮助，这两台计算机安装在科学仪器舱上方的望远镜管周围。一台计算机与地面通信以传输数据并接收命令。另一台计算机负责控制HST和各种内务管理功能。哈勃望远镜在紧急情况下也有备用计算机。
然而，检索数据时使用了什么呢？收集这些信息后会发生什么？位于望远镜上的四个天线在哈勃和马里兰州格林贝尔特戈达德太空飞行中心的飞行操作团队之间发送和接收信息。收到信息后，戈达德将其发送到马里兰州的太空望远镜科学研究所（STScI），在那里它被翻译成波长或亮度等科学单位。
接下来了解哈勃望远镜怎样导航。
哈勃的航天器体系：引导和聚焦天空之眼
哈勃望远镜每97分钟绕地球旋转一次，因此很难将注意力集中在目标上。三种机载体系允许望远镜固定在物体上：陀螺仪，我们在上一节中讨论的精细制导传感器和反影响轮。
陀螺仪跟踪哈勃望远镜的粗略运动。像指南针一样，它们感知到它的运动，告诉飞行计算机哈勃已经远离目标。接着，飞行计算机计算哈勃必须移动几许和向哪个路线移动才能保持在目标上。接着，飞行计算机指示反影响轮移动望远镜。
哈勃的精细制导传感器通过瞄准引导恒星来帮助望远镜固定在目标上。三个传感器中的两个在各自的视野内围绕目标找到引导星。一旦找到，它们就会锁定引导星，并将信息发送到飞行计算机，以使引导星保持在视野范围内。传感器比陀螺仪更灵敏，但陀螺仪和传感器的组合可以使HST固定在目标上数小时，虽然望远镜的轨道运动。
HST不能像大多数卫星那样使用火箭发动机或气体推进器进行转向，由于废气会盘旋在望远镜附近，并使周围的视野变得模糊。相反，HST 的反影响轮 朝向三个运动路线（x / y / z或俯仰/滚动/偏航）。反影响轮是飞轮，就像离合器中的飞轮一样。当HST需要移动时，飞行计算机会告诉一个或多个飞轮旋转哪个路线以及旋转速度，从而提供动作力。根据牛顿第三运动定律（对于每个动作，都有一个相等且相反的反应），HST沿飞轮的相反路线旋转，直到到达目标。
哈勃望远镜的局限性
虽然HST负责无数令人难以置信的图像和发现，但它确实有一些局限性。
其中一个限制是HST无法观测太阳，由于强烈的光和热会炸毁其敏感的仪器。因此，HST始终指向远离太阳的地方。这也意味着哈勃望远镜也无法观测到水星、金星和某些靠近太阳的恒星。
除了物体的亮度，哈勃的轨道也限制了可以看到的物品。有时，天文学家希望哈勃望远镜观测到的目标在哈勃轨道运行时会受到地球本身的阻碍。这可以限制观察给定对象所花费的时刻。
最终，HST穿过 范艾伦辐射带 的一部分，来自太阳风的带电粒子被地球磁场捕获。这些遭遇会导致高背景辐射，从而干扰仪器的探测器。在这些时期，望远镜不可能进行观测。
接下来，了解天空中巨大天文台的未来。
哈勃望远镜规划：最终维修任务和更换
目前，哈勃望远镜的未来有点不确定。最终一次维修任务定于2008年10月10日进行。然而，由于飓风艾克席卷德克萨斯州，休斯顿的任务控制中心被迫撤离，美国宇航局失去了一周的准备时刻。
接着，亚特兰蒂斯号航天飞机将于2008年10月14日爆炸，载着七名宇航员完成任务 – 这段旅程需要11天，并将望远镜的寿命延长到至少2013年。
然而，在2008年9月29日，由于严重故障，美国宇航局将最终任务推迟到2009年初的某个时候。哈勃的指挥和数据处理仪器发生了故障，它只是停止捕获和发送产生我们熟悉和关注着的深空图像所需的数据。
当亚特兰蒂斯号最终发射时，NASA可能会发送故障部件的替换部件。然而，在此之前，NASA必须测试更换部件并培训宇航员怎样安装它。与此同时，该机构还试图激活命令和数据处理体系的备用通道，以便望远镜可以恢复传输数据。
哈勃之后的生活规划是什么？
哈勃的继任者詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）以前美国宇航局局长詹姆斯·韦伯的名字命名，将研究宇宙 历史 的每个阶段。从距离地球约100万英里（160万公里）的轨道上，望远镜将揭示有关恒星诞生，其他太阳系和星系以及我们自己的太阳系演化的信息。
为了实现这些引人入胜的发现，JWST将主要依靠四种科学仪器：近红外（IR）相机，近红外多目标光谱仪，中红外仪器和可调谐滤光片成像仪。
JWST以前被称为”下一代太空望远镜”，规划于2013年发射，一直是美国宇航局，欧洲航天局和加拿大航天局之间的国际合作。
但在我们转向JWST并忘记哈勃望远镜之前，也许辛勤职业的望远镜值得一试。由于哈勃望远镜无与伦比的发现，每个人都可以欣赏到地球大气层之外的迷人图像。
詹姆斯·韦伯空间望远镜首次拍摄到星光，詹姆斯韦伯望远镜能看多远
詹姆斯韦伯望远镜能看200亿光年的距离。
詹姆斯韦伯望远镜能看这么远的距离，可谓是科学中的奇迹，200亿光年，就是光速传播200亿年的距离，这确实是个天文数字中的天文数字，很多人恐怕连想都不敢想。笔者认为，这个望远镜能看这么远，当初设计者设计它时的初衷并不是用来观察星系，而是想尽可能的探索宇宙的边界，想要验证已经提出了的假想和证明新提出的宇宙学说，比如宇宙大爆炸学说，宇宙扩张学说。由于这些学说涉及的都是宇宙极限的难题，因此说就需要尽可能的增加天文望远镜的观测范围，如果只是为了观察星光，不需要那么远的距离，除了拍摄星光，詹姆斯韦伯望远镜还有下面内容三个功能：
1、詹姆斯韦伯空间望远镜除了拍摄星光，还有探测宇宙射线的功能：这里的射线并不仅仅是那种充斥在宇宙中的各种杂乱射线，詹姆斯韦伯望远镜所携带的敏感的捕捉装置，可以捕捉到从宇宙边缘辐射过来的远古射线，接着解析这些射线的衰减，从而得出宇宙存在的时刻，因此说，詹姆斯韦伯空间望远镜有探测和解析宇宙射线的功能。
2、詹姆斯韦伯空间望远镜除了拍摄星光，还有探测磁场的功能：科学家为望远镜加装探测磁场的仪器的目的是探测新的星球或恒星，由于只有星球和恒星才拥有相对恒定的磁场，这样望远镜就可以探测到更多恒星和行星。
3、詹姆斯韦伯望远镜除了拍摄星光，还可以拍摄黑洞：黑洞并不能直接拍摄，而是用衍射原理间接拍摄，而詹姆斯韦伯望远镜可观测距离足够远，于是可以大概率的遇到黑洞，这样就有机会拍下来。
韦伯空间望远镜是什么到底有多强
韦伯空间望远镜是什么？到底有多强？
目前美国NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜耗资已经接近100亿美元，当年阿波罗登月规划才耗资了数百亿美元。俗话说，一分价钱一分货，而这100亿美元仅仅一个太空望远镜的花费，你就知道它到底有多厉害。
太空望远镜可以排除地球大气层的干扰，可以很好的探索宇宙深空的奥秘，研究宇宙的演化和起源。目前太空中最著名的望远镜是哈勃太空望远镜了，它在太空中已经职业了近30年了，需要新的望远镜来接替它。
而哈勃望远镜的口径只有2.4米，这次韦伯太空望远镜的口径达到了6.5米，预计达到7倍于哈勃望远镜的聚光能力。韦伯将装载近红外相机以及各种光谱仪，用来透视整个宇宙，寻找早期恒星的痕迹，探索宇宙曾经的黑暗时代。
顺带提一嘴，韦伯太空望远镜将被发射到距离地球150万千米，位于地日之间的L2拉格朗日点附近，由于离地球太过遥远，不能像哈勃太空望远镜那样可以派宇航员进行日常检修，因此对韦伯的可靠性要求很高，一旦发射出去，就很难维护了。
在韦伯太空望远镜的研制经过中，出现了很多难题，NASA发现原先低估了整体技术和体系的复杂性。因此，韦伯太空望远镜的研制中也是失误不断，发射时刻也只能不断的跳票和推迟，当然制造和发射预算也不断高涨，今年最新的消息是将推迟到2021年发射，而该项目成本也已经达到96.6亿美元。
空间观测比地面观测的优势在于没有地球大气层和人类电磁信号的干扰，观测环境是保障观测效果的一个重要影响，因此美国当年搞了哈勃望远镜，但哈勃望远镜距离地球几百公里，虽然地面信号干扰很小了，然而来自太阳的高能粒子依然会影响观测。而韦伯最终会被推入距离地球150万公里的地球和太阳的引力平衡点，并且设计有强大的遮光体系，面积大于一个网球场，可以避免阳光对观测环境的干扰，保证观测效果。
詹姆斯韦伯空间望远镜是利用红外波段观测的，主镜口径是哈勃望远镜的3倍，对望远镜来说口径也一个重要指标，代表有更大的面积汇聚特别微弱的信号，可以“看到”更暗的天体、更精准的细节，由于观测红外波段信号，可以了解宇宙更初期的状况。镜片研磨的经过中要求误差不能超过10纳米，观测的精度更高。
拍出最清晰宇宙照片的韦伯望远镜，究竟什么来头
? 今天是7月14日，而根据最新的报道显示，目前人类最强大的望远镜韦伯空间望远镜，已经拍到了人类历史上距离最远的最清楚的照片，也就是距离现在46亿光年距离的银河的照片，这可以说是人类历史上最辉煌的成就其中一个了，那么拍出这张人类历史上最清晰的宇宙全彩照片的韦伯望远镜，到底有什么来头呢？
第一、韦伯空间望远镜是历史上预算最高，也是研发时刻非常久的一天科技空间望远镜
? 我们可以看一看百度百科对于韦伯空间望远镜的介绍。
詹姆斯·韦布空间望远镜（James Webb Space Telescope，缩写JWST）是美国航空航天局、欧洲航天局和加拿大航空航天局联合研发的红外线观测用太空望远镜，为哈勃空间望远镜的继任者，于2021年12月25日发射升空。——百度百科
? 可以看到，韦伯空间望远镜是多少民族的航天局联合研发的大型望远镜，并且将成为传奇的哈勃空间望远镜的继任者。而根据历史，这台望远镜从1996年就开始招标，到今年才升空，中间距离了足足快20年。而这台望远镜只有6.2吨，为哈珀空间望远镜的一半，并且还能在接近宇宙的完全零度的低温下职业，可以说是非常厉害的望远镜。
第二、韦伯空间望远镜也是首台基本上不能进行人口维护的望远镜，因此科技含量以及制造难度都很高
? 根据报道显示，这台韦伯空间望远镜和哈勃空间望远镜最大的不同就是韦伯空间望远镜的发射距离太远，基本上不存在人口维护的可能性，这就意味着韦伯空间望远镜的科技含量以及制造要求必须达到百分百的严格，不能出现任何一点的差错，否则将会出现大难题。因此说这台韦伯空间望远镜还是非常厉害的。
? 希望我们也能尽早研发这样的空间望远镜！
詹姆斯·韦伯太空望远镜启动，揭开宇宙诞生，有生活系外行星之谜
去年年末12月25日(美国时刻)，“詹姆斯·韦伯太空望远镜”在圭亚那航天中心发射升空。那么，性能远超哈勃望远镜的这架望远镜，将为我们揭开宇宙的怎样的谜团呢？
除了地面望远镜外，太空望远镜也用于观测宇宙。太空望远镜不会受到覆盖地球的大气层的干扰，因此能够以比地面更好的条件观测到遥远的天体。1990年发射的哈勃太空望远镜在上空约600公里的轨道上运行，通过直径2.4米的主镜遥望遥远的远方，逐渐揭开了宇宙的神秘面纱。
作为哈勃太空望远镜之后太空望远镜的王牌，以NASA(美国航空航天局)为中心规划的是 “詹姆斯·韦伯太空望远镜”。
望远镜对应眼睛的主镜越大，就能收集更多的光，也能捕捉远处较弱的光。 詹姆斯·韦伯太空望远镜 的18个主镜直径为6.5 m，面积约为哈勃太空望远镜主镜的6倍，利用这个巨大的主镜，捕捉长途旅行后到达的极其微弱的红外线，挑战解开宇宙之谜。
其位置也与哈勃太空望远镜大不相同。哈勃太空望远镜在地球上空约600公里，绕月更近的位置，但 詹姆斯·韦伯太空望远镜 被放置在从地球上看太阳和对面的约为150公里，比地球与月亮的距离约4倍远的地方。
望远镜的形状也很独特。主镜的地板上有5层遮阳膜。用这个大遮阳罩，阻挡从太阳、地球和月亮传来的光和热。由于 詹姆斯·韦伯太空望远镜 要想充分发挥其性能，必须保持零下223度下面内容的超低温，即使是极小的光和热，也会对精密的红外观测产生影响。
迄今为止观测到的最远天体是位于134亿光年之遥的银河。这个银河的光是134亿年前发出的，现在已经到达了地球。也就是说，看远方的宇宙，就是看过去的宇宙。
一般认为，宇宙诞生于138亿年前的大爆炸，2亿~ 4亿年后诞生了第一颗星星，之后形成了第一个星系。
詹姆斯·韦伯太空望远镜 的任务目标其中一个是调查早期宇宙中最初的星系是怎样形成的。如果一切顺利的话，我们将追溯以往望远镜的观测极限，也许能了解宇宙诞生后不久的样子。
通过对太阳系和太阳以外的恒星所拥有的行星(系外行星)的观测，探寻生活存在的可能性也被列为任务的目标。大约从30年前开始，在太阳以外的恒星中也陆续发现了行星，到目前为止已经确认了4900个以上(2022年1月)。其中也有与地球环境相似的行星，那里是否存在生物，不仅是天文学家，也是我们所有人都想知道的谜。
“宇宙诞生”与“存在生活的系外行星”。这是人类要挑战这两大令人兴趣盎然的课题，要想研究这些课题，那么人类的目光就无法从詹姆斯·韦伯太空望远镜上移开。据说发射后经过约6个月的准备时刻，将开始长达5 ~ 10年的观测，夏天前或许会收到第一份报告。让我们一起来期待吧。
大家有没有觉得，韦伯望远镜的主镜面形状，像不像我国的日晷？
韦伯太空望远镜能做什么为什么会刷新我们对宇宙的认识
古语云：十年磨一剑，这韦伯太空望远镜都磨叽了十几年了，全全球的天文爱慕者和科学爱慕者望穿秋水望眼欲穿，久经跳票的詹姆斯·韦伯太空望远镜在2021年圣诞节成功发射升空，奔赴150万公里外的日地第2拉格朗日点（L2）。
史上最强太空望远镜
总耗资近百亿的韦伯太空望远镜，是人类制造过的最强光学望远镜，主镜直径6.5米，由18片正六边形可调镜片组成，由支架架起固定在主镜前方的次镜半径0.74米。根据官方介绍，韦伯的观测能力是哈勃太空望远镜的100倍。
由于镜面直径过大，远超任何火箭的舱体大致，因此镜片采用可折叠式设计，在箭体分离后再展开。整个展开的经过都充满挑战，300多个步骤任何一个出现差错，整个规划都GAMEOVER（游戏结束）……因此韦伯虽然发射成功，但这仅仅是万里长征的第一步。
韦伯太空望远镜为何选择红外波段？
与哈勃太空望远镜主要用于可见光观测不同，韦伯太空望远镜一个红外光学望远镜，所有观测波段都处在红外波段，并且职业频段比哈勃宽得多。（下图中间为韦伯太空望远镜）图源NASA & A. Feild (STScI)
那么为什么要选择这样一个观测波段？这里主要有两方面缘故：
一方面，相对于可见光，红外线的穿透能力更强，能穿透空间里的细微气体尘埃云，从而看到躲藏在尘埃云背后原本看不到的天体。比如下面这张哈勃拍摄的NGC 2174星云图像（没错，就是我的头像这个星云^_^），左边为可见光拍摄，右边为升级后用红外摄像机拍摄，仅仅如上图那一点点红外波段就拍摄到了大量原本没有的星星。
另一方面，随着宇宙膨胀，宇宙最早期形成的恒星和星系所发的光已经红移到红外波段了，仅有小频段红外观测能力的哈勃已经无力回天，韦伯正是要探寻这批最早形成的星系。拥有从近红外到中红外大部分红外光频段观测能力的韦伯太空望远镜将大大扩展我们对早期宇宙的观测范围，学说上能捕获宇宙大爆炸后第一批恒星所发出的光！
探寻星系和生活的起源之谜
探寻更遥远的星系和恒星大概是韦伯最早被赋予的使命，由于哈勃太空望远镜观测波段集中在可见光，当他拍下了哈勃深空场的震撼照片时，已经接近了观测极限，即使后期升级了红外光学摄像机，红外观测能力依然相当有限，目前观测到最远的星系红移量为12左右，对于一般恒星所发的光，这已经是哈勃望远镜的观测极限了。为了探测宇宙更早期的恒星，特别是宇宙大爆炸后形成的第一批恒星的光，就需要一个更强大的红外光学望远镜——韦伯太空望远镜。
覆盖近红外和中红外波段的韦伯太空望远镜能探测到红移量高达20（Z=20）的恒星所发出的光，学说上能捕获宇宙大爆炸后形成的第一批恒星所发出的光，也就是说他能探测135亿年前的早期宇宙，这不但能揭示星系的形成，其红外光谱分析力还能获得早期宇宙膨胀率的宝贵数据！这些数据将刷新我们对宇宙的认识。
韦伯太空望远镜将怎样刷新我们对宇宙的认知？
由于强大的红外观测能力，韦伯可以穿透厚厚的尘埃云，直接观测形成中的恒星和行星，目睹它们形成的经过。它或许还能揭示星系中超大质量黑洞的形成经过，这在目前依然是个谜。
另一方面，对红外光谱的分析可以获取地外行星的化学组成，从而研究地外行星体系和地外生活的迹象。
由于韦伯存在发现地外生活甚至外星文明的可能，在韦伯升空的次日，就有报道NASA招募了24位神学家研究天体生物学对社会的影响，特别是地外生活的发现对宗教的冲击。
韦伯太空望远镜正向目的地——150万公里外的日地第二拉格朗日点挺进，如无意外将在1个月内进入绕行L2的轨道并完成轨道调整，接下来多少月时刻进行仪器的冷却和调试，一切顺利的话，将在明年年中发回第一批观测数据。
希望一切顺利，让人类对宇宙生活认知革命的冲击来得更猛烈些吧！
我是星宇飘零，关(^_^)注~我，与你分享更多有趣科普聪明。
（以上图片来源于网络，如有侵权请联系删除）
詹姆斯·韦伯太空望远镜成功发射，宇宙诞生的奥秘或许会即将揭开
古往今来，宇宙究竟是怎样诞生的难题，困扰了无数的科学家。虽然有了 “宇宙大爆炸” 的学说，以及最有可能接近宇宙真相的爱因斯坦所提出的 “相对论” ，但按照人类目前的宇宙探测手段，对于宇宙的认识仍然特别有限。
但这一切，可能会被人类的一只新的眼睛所改变。你没有看错。
人类有了一只新的眼睛，它有红外传感器，可以窥视宇宙的最深处。 它是这样运作的。
詹姆斯·韦伯太空望远镜，也被简称为JWST，终于推出了12月25日，它开始了距离地球93万英里的旅程。 这是下一代取代著名的哈勃太空望远镜。哈勃已经捕捉超过30年的精妙照片，然而是时候做些更好的事务了。JWST号的任务是利用它的红外传感器 探索 天空中最遥远和最难看到的部分，帮助寻找系外行星和 探索 宇宙的早期。因此，现在似乎是回顾与太空望远镜相关的最重要科学概念的好时机。
为什么要把望远镜放在太空？
你可以用一些双筒望远镜或消费望远镜从地球上看到各种各样很酷的物品，比如星云和彗星。然而如果你想要研究质量的遥远星系的图像，你有一个难题:空气。 你可能认为空气是透明的，但这只是部分正确。
光是电磁波，就可以有不同的波长。大众只能看到很窄的波长范围，从380纳米(1纳米是10-9米)到大约700。我们的大脑把长的解释为红色，把短的解释为紫色。这些波长能够穿过大气层，而亮度没有太大的下降——因此我们可以说空气对可见光是透明的。
然而，对于我们用眼睛检测不到的其他波长的光，空气就不是那么透明了。 如果我们考虑电磁光谱的红外区域(或比红色更长的波长)，那么这些光的大部分可以被大气中的水蒸气和二氧化碳吸收。(是的，这和全球变暖的情况是一样的:当可见光照射到地球表面时，温度升高，并辐射出红外线。空气中的二氧化碳吸收了一些红外线，进一步进步了大气温度。这会导致严重的 物品 对人类来说。)
这种光吸收也是地基红外望远镜的一个独特难题。这就像试图透过云层看天空——这是行不通的。
解决这个难题的一个办法就是把望远镜放在没有空气的地方:太空中。(当然，每一个解决方案都会带来更多的挑战。在这种情况下，你实际上必须把一个超灵敏的科学仪器放在火箭上发射，这一个大胆的举动。)
JWST为什么看红外光？
JWST实际上看着二红外光的范围:近红外和中红外。 近红外光是波长非常接近可见红光的光。这是你的电视遥控器使用的波长(如果你能找到的话——可能在沙发垫下面)。
中距离红外线通常与热量有关，这是事实。 事实证明，万物都会发光。是的，你正坐在那里发光。物体发出的光的波长取决于它的温度。天气越热，光的波长就越短。因此，虽然你看不到红外范围内发出的光，但有时你可以感觉它。
试试这个:打开厨房的炉子，把手放在炉子上，但不要碰它。随着元素变暖，它会产生红外光。你看不到这种光，但当它击中你的手时，你可以感觉到它是热的。
虽然你看不到这种光，但红外相机也可以。 看看这张我倒一杯热咖啡的红外照片:
这一个假彩色图像。基本上，相机将颜色——从黄色到紫色——映射到不同波长的红外光上。较亮的黄色部分(像那壶咖啡)代表较热的物品，较暗的紫色部分较冷。当然，现实比这个复杂(你也可以有反射红外光)，但你得到了这个想法。
太好了。然而为什么JWST看红外线吗？缘故是多普勒效应。
你已经知道多普勒效应了。当火车或 汽车 从你身边高速驶过时，你可以听到:声音会改变频率，由于声源开头来说向你移动，接着远离你。当车辆向你驶来时，声音的波长较短，因此音调较高，当车辆驶离时，声音的波长较长，音调较低。
碰巧的是，你也可以用光得到多普勒效应——然而由于光速超快(3 108m/s)，在许多情况下效果并不明显。然而，由于宇宙的膨胀，我们从地球上看到的几乎所有星系都在远离我们。因此对我们来说，它们的光似乎有更长的波长。我们称之为红移，由此可见波长更红，由于它们更长。对于非常远的物体，这种红移非常大，以至于有趣的物品在红外光谱中。
实际上，在JWST使用红外光还有另一个很好的理由:由于气体和尘埃是旧恒星的碎屑，很难一览无余地看到遥远的天体。它们比红外波长更容易散射可见光。本质上，红外传感器能够比可见光望远镜更好地看穿这些云。
由于JWST在红外光谱中进行观测，科学家们将需要望远镜周围的一切尽可能黑暗。由此可见望远镜本身需要非常冷，以避免发射自己的红外辐射。这也是它有遮阳棚的一个缘故。它会阻挡主要仪器的阳光，这样它们就能保持寒冷。这也将有助于消除多余的光线，这样望远镜就可以从系外行星上获取相对较暗的光线当它们绕着明亮得多的主星运行时。(否则，就像有人用手电筒照你的脸时，试图在黑暗中看到一样。)
JWST是怎样感知宇宙过去的时光？
光是一种传播速度非常非常快的波动。在短短的一秒钟内，光可以环绕地球的圆周超过七次。
当观察天体时，我们必须考虑光从天体传播到我们的望远镜或眼睛所需的时刻。例如，来自附近半人马座阿尔法星系的光需要4.37亿年才能到达地球。因此如果你在天上看到它，你就真的看到了4.37亿年的过去。
(其实你看到的一切都是过去。你在过去大约1.3秒看到月亮。当被发现离地球最近时，火星已经过去了三分钟。)
这个想法是为了让JWST能够看到超过130亿年的过去，到第一批恒星形成时的宇宙演化阶段。如果你仔细想想，那真是太棒了。
什么是拉格朗日点？
哈勃太空望远镜在近地轨道，这很好，由于宇航员可以在需要的时候维修它。然而JWST会更远，在L2拉格朗日点。然而拉格朗日点到底是什么？
让我们考虑哈勃绕地球运行。对于任何在圆内运动的物体，都需要有一个向心力，或者一个把它拉向圆心的力。如果你把一个球在一根绳子上绕着你的头摆动，把它拉向中心的力就是绳子的张力。对哈勃来说，这种向心力是由于它与地球相互影响而产生的引力。
当一个物体远离地球时，这种引力的强度就会降低。因此，如果望远镜移动到更高的轨道(更大的圆形半径)，向心力会降低。为了保持在圆形轨道上，哈勃需要更长的时刻才能进入轨道。(我们会说它的角速度比较低。)
JWST绕着太阳转，而不是绕着地球转——但同样的想法也适用。轨道距离越大，完成一个轨道所需的时刻就越多。然而如果你想让JWST离太阳更远呢和在与地球相同的时刻内完成一个太阳轨道？(为了更容易控制，望远镜还必须保持相对于地球的相同位置。)为了让这一切发生，你需要使用一个技巧。
这个技巧就是拉格朗日点，一个地球和太阳都在同一路线施加引力的空间位置。一个物体在这一点上有两个引力拉着它，使它做圆周运动。这使得它能够以更高的速度绕太阳运行。它也使它相对于我们的星球保持在一个固定的点上。
地球-太阳体系有五个拉格朗日点。(如果有L2，那么至少应该有L1——对吗？)L2拉格朗日点距离地球约150万公里，这比400公里的低地球轨道要远得多。
下面内容是地球-太阳体系的其他四个拉格朗日点(未按比例显示):
事实上，JWST不会坐在L2点。相反，它将处于非常缓慢的轨道上。我知道一个物体能在什么都没有的地方绕轨道运行看起来很奇怪——然而记住，望远镜实际上不会绕L2点运行；它将围绕太阳运行。它只会看起来像是从地球上的旋转参考点绕着L2转。
为什么人类要在JWST花费数十亿？
该望远镜的成本约为88亿美元，另外还有10亿美元的运营成本。有些人可能会说这只是太多的钱。事实上，你可以让我相信，有相当多的项目，这么多的数十亿将更好地花费。
然而JWST仍然一个好的项目。这是对基础科学的投资。科学，像艺术、文学或 体育 一样，是使我们成为人类的物品其中一个。人性的一部分是我们对周围宇宙的好奇。有了望远镜，也许我们会发现宇宙大爆炸后不久的样子。我们将能够查找更多行星到处其他明星甚至寻找签名生活的。我们将了解第一批星系是什么样的，以及它们是怎样形成的。 但科学家认为，他们能从詹姆斯·韦伯太空望远镜中期待的最好的物品，是那些甚至还没有被问到的难题的答案。
你不知道的韦伯望远镜：看到138亿年前的星系，原来黑科技在这
2021 年12月25日，在巨大的轰鸣声中，一台价格上百亿美元的机器带着全人类的希望飞上了天。 自原定于2007年发射至今，它整整延迟了近十五年才成功发射，也因此获得了鸽王之称。 虽然如此，科学家仍认为它将改变我们对宇宙的认知。它就是人类的火眼金睛：詹姆斯.韦伯太空望远镜。 从险些放弃项目到如今 探索 宇宙的最强武器，韦伯望远镜能看到宇宙大爆炸之初的景象吗？ 为什么那么多科学家都认为它极有可能发现外星生活呢？ 这里是宇宙一号 探索 者，带你了解不为人知的詹姆斯.韦伯太空望远镜。 太空望远镜虽然能够看到百亿光年之外的景象，但它的寿命也非常短暂。于是在哈勃望远镜升空六年后，美国宇航局再次建立一个精密的新式太空望远镜项目， 为了纪念宇航局第二任局长詹姆斯韦伯在阿波罗规划中的突出贡献，最终决定该项目以詹姆斯韦伯命名 。从诞生之日，詹姆斯韦伯望远镜就被给予了厚望。它将作为哈伯的继任者，看到138亿年前宇宙大爆炸之初的情形。 要想看得足够远，望远镜的镜片就必须足够大。最初主镜面的设计直径是四米，但时任项目首席科学家的丹尼尔.戈丁认为还是太小了，于是将镜面直径提到了八米。理想固然美好，现实却遭到了 预算不足的难题，不得已之下最终八米的主镜片缩小到了6.5米 ，这也是能够看到宇宙大爆炸第一缕光线的最低要求了。即便如此，韦伯望远镜的主镜面直径依然 达到了哈勃望远镜的三倍 ，依然可以秒杀掉哈勃。 詹姆斯韦伯望远镜最终要升上太空，就要被装在阿丽亚娜五型火箭的运输舱中，但6.5米的镜片超过了货舱的尺寸限制。 因此科研人员决定把镜片加工成十八片一致无二的六边形 ，放入货舱时折叠，到了太空中再展开。这就对镜片材料提出了很高的要求，由于韦伯望远镜的职业温度环境是零下220摄氏度， 这就要求材料的抗弯度极高，并且材料还不能吸收望远镜发出的热量，因此它必须热导率高，最终为了尽可能的轻盈，它还要密度低。 如此苛刻的条件下，还是有胜任者脱颖而出， 它就是碱土金属铍。这是军工行业特别重要的金属，洲际导弹的导航设备核心原料就是它 。但铍需要更多时刻的抛光，由于在切割经过中，金属表面会有向上弯的动向。镜片如此精密的部件不允许有任何的瑕疵，因此必须通过酸腐蚀或者用锋利工具小心翼翼地去除会导致弯曲的金属层。 并且在零下220摄氏度的环境中，即便是铍也会有极其细微的变形.工程师还要额外抛光，来抵消在太空中会发生的变形。 最终抛光的精度达到了不超过十纳米 ，十纳米是什么概念？它只相当于几十个原子摆在一起的宽度。精度达到了哈勃望远镜的三倍。 镜片的难题解决了，但紧接着工程师们还要面临怎样让望远镜保持低温的难题。在宇宙中，只要物质的温度高于完全零度，它就会散发红外线。而来自遥远星系的红外光就已经特别微弱了， 在镜片本身发出的红外光下，很可能会难以观测深空中的光 。这就像在特别明亮的灯光下，我们看不见萤火虫的光亮。 为此，工程师们特别为韦伯设计了遮阳板，它由五层薄膜组成，长22米，宽12米，面积相当于一个网球场大致。 但即便这么大，它最厚的地方也才50微米。 遮阳板把韦伯望远镜分成了两部分，一部分面朝太阳，这里有太阳能电池板，能够吸收太阳的光热来供电，经过遮光罩的反射，最高温度可以达到85度。另一侧则背对太阳， 这侧的遮光罩可以把辐射温度降低300摄氏度以上 ，来保证探测的镜片能够达到完全零度。 除过对望远镜本身下功夫以外，它还被舍近求远地放到了距离地球150公里以外的拉格朗第二日点。一方面为了保持低温，在这里韦伯可以永远地处于地球的阴影中。 另一方面它可以不受地球和太阳的热源干扰 ，也就是说它是目前我们力所能及的最佳观测点。并且在地球和太阳引力的共同影响下，詹姆斯韦伯望远镜可以处在一个相对稳定的轨道， 能够节省大量燃料 。 自1996年至发射之日， 詹姆斯韦伯望远镜共计投入了近98.7亿美元 。巨大的投入和漫长的等待，最终换来了人类有史以来的最强之眼。众多黑 科技 之下，它将带我们看到宇宙中的第一束光，甚至有望直接观测到外星人。不久之后韦伯望远镜就会“睁开双眼”，你认为它最先看到的会是什么呢？
拍出最清晰宇宙照片的韦伯望远镜，到底有哪些黑科技
7月11日，美国民族航空航天局公布了韦伯望远镜拍摄宇宙的彩色照片，图片不仅闪亮，而且美观清晰，所反射出来的光线颜色众多，第一次见到宇宙中有如此多颜色的星体，据媒体介绍，图片上反射出来的光线是来自于地球还没有形成的130多亿年前“宇宙大爆炸”时期的光，如今，过了几百亿年，他仍然在发射属于自己的光亮，让人不经感慨宇宙的神奇和人类的渺小。
韦伯望远镜是科学家于2021年末发射的一款望远镜，并于今年的7月11日拍摄首张关于宇宙的照片上传至美国航天中心。据美媒和美国航天局介绍，该款望远镜是迄今为止最大，功能最强的空间望远镜，运行轨道主要是围绕太阳和地球，所建造的价格高达100亿美元。除此之外，美国航天局也发布了该空间望远镜的照片，该望远镜远看像是有两个奇怪的板块和一个巨大的金色，像一面镜子的物品组成，据介绍，该望远镜面积达到了25.4平方米，由18片巨大六边形子镜构成，而且还配有五层可以展开的遮阳板，以阻挡太阳反射的光线。
据说，由于该望远镜体型过大，是以折叠形式从美国航天局中心发射的，是美国和加拿大航天局联合研究开发的，各国航天专业领域的科学家称它为哈勃空间望远镜的继任者，甚至比哈勃空间望远镜观测的数据更加精准，功能更加强大，而且韦伯望远镜是不同于紫外线和可见光的，它可以将望远镜隐藏在宇宙中天体后，减轻撞击星体带来的损失，甚至有外国媒体爆出该望远镜可以接受多种环境，从而探测到宇宙光芒的热量。
由于韦伯望远镜在某行星和太阳的直线上，因此它可以无障碍的观察宇宙，将观察到的星体现象上传至美国航天局中心，使人类在研究宇宙起源上发现更多有用的信息，更加深入的了解宇宙，并感叹于宇宙的神奇。
韦伯望远镜是怎样职业的呢你可以讲讲吗
太空望远镜能够看到宇宙的过去吗？能找到外星生活吗？他是怎么去寻找外星生活的？詹姆斯韦伯太空望远镜在2021年12月25日发射升空。不要小瞧这个设备，它能够观察到宇宙大爆炸的余晖以及星系的诞生。它的威力是哈勃望远镜的100倍，由18个超轻皮制成的独立间段，这些镜段展开后，通过调整会形成一个直径大约6.5米的主径。当它抵达距离地球150万公里的目的地时，据说能够看到我们宇宙的过去。这可能也是人类发现外星生活的关键，由于行星的大气层中会存在着过去或者现在是否拥有生活的证据。那么，它要怎么检测一颗遥远行星的大气层中是否还有氧气和甲烷呢？
开门见山说，你需要检测一颗恒星的周围是否存在着行星。当一颗行星从它的恒星面前经过时，它的光线会发生改变。只需要行星出现在它的恒星面前五到十次，韦伯望远镜就能收集到足够的数据。接着通过对比有几许光穿过它的大气层，韦伯望远镜里的仪器就可以通过光道分散来确定大气层中的各种元素。因此，只需要大约20个小
