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【科技隨筆】詹姆斯韋伯太空望遠鏡

一直以來,人們對於外太空的世界感到好奇,我也不例外,小時候看到哈伯太空望遠鏡或是一些衛星影像拍到絢麗繽紛的星際照片都會覺得非常感動。造價100億美元的韋伯望遠鏡在 2021 年聖誕節發射了,回傳地球的這些照片實在是太超乎想像了,就想著一定要分享給大家看看。

一直以來,人們對於外太空的世界感到好奇,我也不例外,小時候看到哈伯太空望遠鏡或是一些衛星影像拍到絢麗繽紛的星際照片都會覺得非常感動。

哈伯望遠鏡拍攝的一些影像可以在這裡看到。

身為繼任者的韋伯望遠鏡在 2021 年聖誕節發射了,經過了約半年的時間調整,終於開始陸陸續續拍攝照片並回傳地球,這些照片實在是太超乎想像了,就想著一定要分享給大家看看。

韋伯望遠鏡的介紹與任務目標

詹姆斯韋伯太空望遠鏡示意圖

韋伯望遠鏡這個計畫從一開始就是打算接續哈伯望遠鏡的太空望遠鏡任務,所以大概在 1990 年代就慢慢開始計畫了,不過過程一波三折,也因為預算不足甚至整個停擺,一直到 2005 年才重新開始計畫,2007 年才正式開始打造,2019 年整個望遠鏡的機械結構完成,比最早原定的 2007 年完成足足晚了 12 年,總花費大約落在 100 億美元左右,大約是 2003 年史匹哲太空望遠鏡的 14 倍、2009 年克卜勒太空望遠鏡的 18 倍、2018 年凌日系外行星巡天衛星的 50 倍,打造韋伯望遠鏡遠比其他不同目標的望遠鏡貴很多很多。

就算推遲了這麼久,花這麼多時間打造,最終審查時仍發現有 344 個潛在的單點故障,也就是說望遠鏡被發射後,只要這 344 個部分有東西壞掉了,這一百億的望遠鏡就變成廢鐵了。不過在 2021 年的聖誕節發射出去,經過幾個月的展開與鏡面調整,終於在隔年 3 月成功完整佈署,可以開始正常拍攝照片並回傳地球了,也在七月公布首批拍下的星雲天文照片。

天文學家對它的核心目標是能夠探索在大霹靂生成宇宙之後,所形成的第一代星系,除了探索古老星系以外,還希望能夠在太陽系以外探尋一顆表面氣體與地球大氣相近的行星,若能發現就可能表示有其他的生命體存在於此。

韋伯望遠鏡採用紅外光來觀測宇宙,而紅外光又有強大的穿透力減少宇宙中塵埃和氣體的影響,這使得它能夠更輕易觀察宇宙中較暗、較冷的物體。隨著它強大的能力,能夠看得比之前的所有望遠鏡還要更深更遠很多,人們也希望藉由它的力量,去研究模擬星系的形成和演化過程,還有了解恆星形成和行星系統的形成,這些都有助於我們更加認識這個宇宙。

發射目的地與任務長度

望遠鏡所在的「位置」很重要,如果是像哈伯望遠鏡在地表大約600公里的低軌道位置上,就算望遠鏡發生故障或想要升級設備,只需要派太空梭找人去修理維護就好了,不過韋伯望遠鏡選擇了更遙遠的 — 地球與太陽之間 (日地系統) 的第二拉格朗日點,大約距離地球 150 萬公里,即使出現故障也不可能派遣修理人員。

所謂的拉格朗日點指的是受兩大物體引力作用下,能夠使小物體穩定的點,一般會有五個點,在這五個點的附近的東西受到太陽與地球這兩大物體的引力牽引,相對於鄰近天體來說可以保持不變的位置,固定維持在太陽與地球間的相對位置進行公轉,好處是不用頻繁地進行位置修正,可以節省非常多不必要的燃料消耗。

而韋伯望遠鏡所在的第二拉格朗日點 (L2) 是在地球另一側背對太陽的位置,由於韋伯望遠鏡是紅外線望遠鏡,也有許多微波設備,需要相對低溫才能減少干擾,將望遠鏡放在這裡的優點除了可以避免大量的太陽光以外,離地球的距離夠遠也比較不容易受到地球本身紅外光的汙染。

由於韋伯望遠鏡仍需要電力補給,所以並不會完全在 L2 的位置,而是會以繞行的方式,讓背面的太陽能板有機會照到太陽光而發電,這就造成它的任務時間是有上限的,當維持軌道繞行所需的燃料耗盡的那天來臨時,就是它壽命完結並結束任務的時候了。

任務時間初步訂為五年,目標是希望可以撐到自身攜帶的推進劑的量,大約是十年左右,期待韋伯望遠鏡可以在接下來的十年間,持續為我們太空迷帶來更多驚奇的照片與新發現!

一些照片

最後這邊就附上一些韋伯望遠鏡回傳地球的一些照片,也可以到 NASA 的官網Instagram 官方帳號 看更多。

距地球約 2600 光年的南環狀星雲(Southern Ring)
距地球約 8500 光年的船底座星雲(Carina Nebula)
距地球約 3900 萬~ 3.4 億光年的史蒂芬五重星系(Stephan’s Quintet)
距地球約 4.8 億光年的車輪星系(Cartwheel Galaxy)
距地球約 46 億光年的 SMACS 0723星系團

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