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后续太空观察计划——太空探索和开发

时间:2023-08-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:继“大天文台”计划,有许多后续太空观测项目,如替代“哈勃”太空望远镜的“韦伯”太空望远镜和寻找“类地行星”的“开普勒”太空望远镜等。“韦伯”太空望远镜是红外线太空望远镜,原计划2011年发射,因项目超支等原因,改为2018年从圭亚那太空中心发射,运载火箭为“阿利亚娜”5。开普勒太空望远镜选定天鹅座和天琴座观测,对天鹅座和天琴座中约10万个恒星系统展开为期约3年半的跟踪,寻找“类地行星”。

后续太空观察计划——太空探索和开发

继“大天文台”计划,有许多后续太空观测项目,如替代“哈勃”太空望远镜的“韦伯”太空望远镜和寻找“类地行星”的“开普勒”太空望远镜等。

“韦伯”太空望远镜

“哈勃”太空望远镜已服务20多年,欧洲空间局和美国航空航天局开发了新一代詹姆斯·韦伯太空望远镜,简称“韦伯”太空望远镜,作为“哈勃”太空望远镜的后续机型。“韦伯”太空望远镜是红外线太空望远镜,原计划2011年发射,因项目超支等原因,改为2018年从圭亚那太空中心发射,运载火箭为“阿利亚娜”5。望远镜将布置在距离地球150万公里的第二拉格朗日点。

“哈勃”太空望远镜位于大约600千米的近地轨道。因此,光学仪器发生故障可以用航天飞机前去修理。可是新一代“韦伯”太空望远镜位于离地球150万公里,出现故障不大可能派遣修理人员。好在它位于第二拉格朗日点上,重力相对稳定,相对于邻近天体来说可以保持不变的位置,不用频繁地进行位置修正,可以更稳定地进行观测,而且不会受到地球轨道附近灰尘的影响。

“韦伯”太空望远镜高24米,长12米,重6.2吨,约为“哈勃”太空望远镜(11吨)的一半。主反射镜由铍制成,口径6.5公尺,面积为“哈勃”太空望远镜的5倍以上,因此可以看得更远。

“韦伯”太空望远镜望远镜构造

主镜:外形呈六边形,由18块六角金属铍组成,表面涂金捕获红外光。每个镜面的抛光误差不得超过10纳米,镜面经过专门研磨,使其能够在遮阳板阴影的极度严寒环境中保持正确形状。每块镜片背部都装有7个马达,能够在10纳米的精度内调整镜片的形状和方向。发射后这些镜片会在高精度的微型马达和波面传感器的控制下展开。不必像地面望远镜那样必需根据重力负荷和风力的影响时常调整镜面,故詹姆斯·韦伯太空望远镜除了初期配置之外将不会有太多改变。

副镜:收集从主镜到科学仪器的光线。

科学仪器模块:安置所有韦伯照相机和科学仪器。

多层遮阳板:共五层,屏蔽来自太阳和地球的光和热。

太阳能阵列:获取太阳能。

航天器控制系统:顾名思义控制航天器。

调整片:帮助稳定航天器。

图11-27 “韦伯”太空望远镜望远镜(www.xing528.com)

“开普勒”太空望远镜

自古以来,人类仰望天空总会问宇宙中有没有类似地球的行星存在?新一代的“开普勒”太空望远镜就是用于寻找太阳系以外适合生命生存的行星,是首颗寻找“类地行星”的专门观察卫星。所谓“类地行星”,就是类似地球,与恒星有适当距离和温度,并有液态水的星球。天文学家认为这样的行星上可能孕育生命,因而具有研究意义。

2009年3月7日美国把安装太空光度计的“开普勒”太空望远镜发射升空,布置在尾随地球的太阳轨道上,所以它不会被地球遮蔽而能持续观察,光度计也不会受到来自地球的漫射光线的影响。轨道周期372.5天。

开普勒太空望远镜选定天鹅座天琴座观测,对天鹅座和天琴座中约10万个恒星系统展开为期约3年半的跟踪,寻找“类地行星”。

图11-28 “开普勒”太空望远镜

天文学家通过“开普勒”任务,分析数据发现宇宙中的大部分行星像地球一样的,是较小的岩石行星,像木星那样体型庞大的气体行星的数量相对较少

2015年7月23日“开普勒”任务宣布最新发现的类地行星是“开普勒”-452b,是地球直径的1.6倍,位于距离地球1400光年的天鹅座,是确认发现首个与地球大小相近的“宜居”行星,叫地球2.0。“开普勒”-452b围绕一颗类似太阳的恒星运行,“开普勒”-452b的一年大约385天,和地球的365天很接近,“开普勒”-452b与地球相似指数达0.98。

图11-29 “开普勒”太空望远镜发现的主要“类地行星”

和“开普勒”-452b一同被确定为类地行星候选者的还有其他11颗行星,它们都存在于各自恒星的宜居带内,也就是在与恒星保持合适距离的公转轨道上。

图11-30 “类地行星”候选星球

图11-31 “开普勒”-186星系与“开普勒”-452b所在的星系和太阳系比较

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