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四款炫酷未來派太空望遠鏡 開啟宇宙探索新紀元(圖)

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發表於 2018-6-23 11:06:54 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
來源:新浪科技


京時間6月22日消息,據國外媒體報道,哈勃太空望遠鏡已在太空運行28年時間,拍攝了人類有史以來最美麗、最重要的宇宙圖像。但我們必須面對一個現實問題,哈勃太空望遠鏡正在逐漸“變老”,它不可能服役太長時間。以下是未來即將發射升空的四款太空望遠鏡,或將揭曉更多的宇宙謎團。

  1、HabEx望遠鏡

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HabEx望遠鏡的觀測光線波長有助於分析生物圈結構。


HabEx望遠鏡又被稱為“宜居系外行星成像任務”,它能夠直接拍攝環繞其它恆星的行星。它的觀測目標是所有類型行星,從熱木星至超級地球,但是其主要任務是觀測類地系外行星,並測量它們的大氣層。

  換句話講,HabEx望遠鏡將試着探測環繞其它恆星的行星生命跡象,為了實現這一目標,HabEx望遠鏡需要阻擋恆星光線,這樣才能探測到恆星周圍光線昏暗的行星。當前可能有一至兩種方法可以實現。

  阻擋恆星光線的第一個方法是HabEx首先安裝了日冕儀,這是安裝在望遠鏡內部的一個微小結構,它能夠阻擋前方觀測恆星的光線,恆星周圍天體的昏暗光線將通過望遠鏡傳感器進行成像。該望遠鏡擁有一個特殊可變形鏡面,可以微調和調諧,直至光線微弱的行星進入觀察視野范圍。

  之前有使用日冕儀的實例,歐洲南方天文台的甚大望遠鏡,能夠將中心恆星“隱藏”起來,觀測揭曉恆星周圍的昏暗灰塵盤。之前研究人員拍攝到一段引人注目的視頻,4顆木星體積大小的行星環繞HR 8799恆星運行。

  阻擋恆星光線的第二個方法是使用“遮星板(Starshade)”,它位於望遠鏡前方,遮擋恆星發出的光線,這樣就能觀測到光線暗淡的行星,其作用相當於司機的遮陽板。它是一個獨立組件,外形頗似風車。“遮星板”的獨特之處在於它的“花瓣結構”,它能製造出邊緣柔和光線,因此昏暗行星的光波很少被彎曲,從而形成觀測行星的最佳時機。

  不同於多數太空任務,“遮星板”可用於任何太空探測器,因此,哈勃、詹姆斯·韋伯太空望遠鏡或者其它太空探測器都可使用它。之前我們總是抱怨僅能使用凌日探測法或者徑向速度法觀測一小部分行星,但是對於HabEx望遠鏡,可以觀測到任何行星。

  除了觀測類地系外行星這一主要任務之外,HabEx還將用於天體物理學研究,例如:觀測早期宇宙,研究最大恆星以超新星方式爆炸前後的化學成分。

  2、“山貓(Lynx)”望遠鏡

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“山貓望遠鏡”是美國宇航局新一代X射線望遠鏡,有趣的是,Lynx並非是縮寫,僅是以一種動物命名。

  “山貓望遠鏡”是美國宇航局新一代X射線望遠鏡,有趣的是,Lynx並非是縮寫,僅是以一種動物命名。在不同的文化中,山貓被認為是一種擁有超自然能力的動物,它們能夠真實觀察發現事物真相。

  X射線位於電磁波譜較高波段,它們被地球大氣層阻擋,所以需要發射一個太空望遠鏡才能進行X射線觀測,目前,美國宇航局於1999年發射錢德拉X射線天文台,歐洲航天局正在研製ATHENA任務,預計2028年發射升空。

  山貓望遠鏡將作為詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的合作夥伴,窺探可觀測宇宙的邊緣區域,它將揭曉第一代超大質量黑洞,有助於分析早期黑洞的形成和合並過程。該望遠鏡能夠探測到宇宙首批星系聚集形成早期宇宙網絡時釋放的熾熱氣體。

  同時,山貓望遠鏡還將用於檢測錢德拉、XMM牛頓和其它X射線天文台聚焦的天體,例如:脈沖星、碰撞星系、坍塌星、超新星、黑洞等。即使是正常恆星釋放X射線耀斑,也將揭曉更多的重要信息。

  宇宙中絕大多數物質都位於溫度高達數百萬攝氏度的氣體雲之中,如果你想看到真實的宇宙,你最好用X射線進行觀測。X射線望遠鏡不同於哈勃望遠鏡等可見光探測設備,它並不僅僅是能夠反射X射線的鏡面,你可以使用掠射鏡面輕微地改變鏡面上光子的方向,使光子朝向望遠鏡。

  山貓望遠鏡外部鏡面直徑3米,其觀測靈敏度是錢德拉天文台的50-100倍,觀測視野比錢德拉天文台的16倍,收集光子的速度是錢德拉天文台的800倍。

  3、“起源太空望遠鏡(OST)”



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起源太空望遠鏡並不是像斯皮策太空望遠鏡那樣使用液態氮降溫,而是使用反射器、散熱器,並在儀器周圍安裝低溫冷卻裝置,將望遠鏡的熱量階段性地釋放出來。

  “起源太空望遠鏡”像詹姆斯·韋伯太空望遠鏡和斯皮策太空望遠鏡一樣,它是一款紅外望遠鏡,用於觀測宇宙中最寒冷的天體,但是它的體積將更大,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的主鏡直徑為6.5米,起源太空望遠鏡的主鏡直徑將達到9.1米。

  想像一下,一台最大陸基望遠鏡部署在太空中會是怎樣的效果?它不僅是體積大,還將溫度更低。美國宇航局將斯皮策太空望遠鏡的溫度降至5開氏度(絕對零度之上5度),比宇宙背景溫度略高一些。目前他們計劃設計“起源太空望遠鏡”的溫度為4開氏度,這聽起來沒有什麼,但這是一項巨大的挑戰性工程設計。

  這並不是像斯皮策太空望遠鏡那樣使用液態氮降溫,而是使用反射器、散熱器,並在儀器周圍安裝低溫冷卻裝置,將望遠鏡的熱量階段性地釋放出來。藉助一台巨大冷紅外望遠鏡,起源太空望遠鏡將超越詹姆斯·韋伯太空望遠鏡,更好地觀測宇宙第一批星系的形成過程,分析宇宙最早恆星的形成時間,天文學家將這一時間稱為“宇宙黑暗時代”。它將用於觀測行星系統、灰塵盤的形成,並直接觀測其它行星大氣層,尋找生物信號證實地外生命存在。

  4、“大型紫外/光學/紅外巡天望遠鏡(LUVOIR)”



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哈勃太空望遠鏡可以觀測分析土衛二,相比之下,LUVOIR望遠鏡會獲得更清晰的觀測數據。

  這三項令人興奮的太空望遠鏡計劃,將進一步增強我們對宇宙的認知理解。但是“大型紫外/光學/紅外巡天望遠鏡(LUVOIR)”更值得期待。

  詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將會成為一個功能強大的望遠鏡,但它僅是一個紅外儀器,用於觀測宇宙中較寒冷天體,例如:宇宙早期的紅移星系,或者最新形成的行星系統。相比之下,LUVOIR望遠鏡的性能比詹姆斯·韋伯太空望遠鏡更勝一籌。

  LUVOIR望遠鏡將是哈勃太空望遠鏡的“真實繼承者”,它是一款巨大的太空勘測儀器,可以用於紅外線、可見光和紫外線觀測。目前,LUVOIR望遠鏡有兩個設計方案,一個設計是鏡面直徑8米,可通過“獵鷹重型火箭”等重載運輸工具發射升空;另一個設計是使用鏡面直徑15米,使用“太空發射系統”發射升空,這比陸基最大望遠鏡體積大50%,哈勃太空望遠鏡的鏡面直徑只有2.6米。

  LUVOIR望遠鏡具有較大的觀測視野,以及一套過濾器和儀器設備,天文學家可用於觀察他們所期望觀測的天體。同時,它裝配日冕儀,直接用於觀測行星,模糊恆星的光線;該望遠鏡還裝配光譜儀,用於查找系外行星大氣層中存在的化學物質等等。

  LUVOIR望遠鏡是一款通用功能儀器,天文學家可以使用它在天體物理學和行星科學領域進行探索發現。它還具有其它一些功能,直接觀測系外行星、搜尋地外生命信號、將所有不同種類系外行星進行分類,例如:熱木星、超級地球等。

  它將比其它探測器更好地觀測太陽系天體,如果我們沒有宇宙飛船的話,LUVOIR望遠鏡將是最佳觀測視角。例如:哈勃太空望遠鏡可以觀測分析土衛二,相比之下,LUVOIR望遠鏡會獲得更清晰的觀測數據。

  該望遠鏡能夠觀測宇宙中任何天體,勘測到比哈勃太空望遠鏡觀測到更小的天體目標,它將觀測到宇宙中第一批誕生的星系和恆星,有助於測量宇宙中暗物質濃度。

  當前天文學家仍未完全理解當恆星聚集足夠質量時會發生什麼,LUVOIR望遠鏡將用於勘測恆星形成區域,透過氣體灰塵雲窺探宇宙恆星形成的最初時刻,以及環繞恆星周圍的行星。


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GMT+8, 2018-10-21 09:24

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