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頭條揭密》迎接壯麗新世紀 韋伯太空望遠鏡即將傳回首張天文照片

被認為將開拓本世紀天文學最壯麗景象的詹姆斯.韋伯太空遠鏡(JWST)在2021年聖誕節成功發射後,已抵達預定位置,並試傳了第一顆恆星圖像。目前正在進行各項繁瑣而精細的調整,預計在今年夏天可以傳回首張全解析度的天文照片,這首張天文照片將開啟人類對宇宙的全新視野,並引領天文學進入一個全面高速發展的新世紀,這項科學里程碑極有可能會大幅超越原先的設計,值得科學愛好者熱烈期待。

韋伯望遠鏡是在2021年的聖誕節發射升空,經過一個月的飛行抵達預訂的位置拉格朗日L-2點(Lagrangian Point L-2),在調整它的控制器與校準18面鏡面的過程中,於2022年3月16日發回一張距地球2000光年恆星的測試圖像。美國太空總署(NASA)也宣佈,這張測試照片顯示韋伯的光學儀器和近紅外攝像頭極為靈敏,已完成了校準階段,預計今年5月將完成其他儀器的校準,並在今年夏天看見望遠鏡傳回的第一張全解析度的科學圖像,這是一個全新且非常關鍵的里程碑。

韋伯太空望遠鏡是一個主要為進行紅外天文學設計的太空望遠鏡,由美國、歐洲與加拿大的太空研究機構合作研發,目的在接替哈勃太空望遠鏡,並把人類天文學視界拓展至一個全新的階段。它的紅外解析度與靈敏度,能看見哈勃望遠鏡所無法看到的物體,其觀測能力強上百倍,可以觀測到新星與星系最初形成的狀態,以及潛在宜居系外行星的大氣特徵。

韋伯望遠鏡的光學主鏡由18片鍍金鈹6邊形鏡片組成,總直徑6.5公尺,相較哈勃望遠鏡2.4公尺直徑大了2倍多,但集光區域卻大了6.25倍,觀測的光譜範圍也更廣。它部署的L2點距地球150萬公里,因為距離太遠,如果出現問題,幾乎沒有維修的可能性。

法國的亞利安5型火箭去年聖誕節將韋伯望遠鏡送入太空。(圖/NASA)

韋伯望遠鏡的計劃發軔於1996年,初期計畫於2007年完成,當時預算列5億美元,主要承包商是諾斯洛普.格魯曼公司,計畫由NASA的戈達德太空飛行中心管理,負責人是約翰.馬瑟(John Mather)。研究過程中波折重重、超支情況嚴重,2005年又大規模地重新設計,進度數次推遲,預算暴增到45億美元,歐洲太空總署貢獻了包括發射在內的3億歐元,一度面臨計畫撤銷的威脅,一直到2016年建造完成,並進行全面測試。不料又遇上運載火箭問題與新冠疫情,計劃進度延宕許久。最後終於在解決諸多難題後於2021年12月25日成功發射,並部署到預定位置。至此估計總經費已突破100億美元,是最初計劃的20倍。

參與韋伯望遠鏡項目的數千名科學家、工程師和技術人員分別來自15個國家與地區,共有258家公司、政府機構和學術機構參與了發射前項目,其中許多國家政府與研究機構將參與韋伯望遠鏡的操作。

建造中的韋伯望遠鏡。(圖/NASA)

韋伯望遠鏡抵達L2點之後,經過1個半月調整,18個主鏡面已完全聚焦。未來數周它需要將望遠鏡冷卻到運作的溫度,同時調整其他配合的光學儀器,大概再2個多月可以傳回首張精細的天文圖像,而這張圖像將使人類的天文學完成重大的飛躍。未來它的幾個主要任務的目標包括尋找大爆炸後在宇宙中形成的第一批恆星和星系的光、研究星系的形成和演化過程、深入了解恆星和行星系統的形成以及研究行星系統和生命起源。預料這些研究將為本世紀天文學開啟全新的領域,全人類都將為此壯麗的前景拭目以待。

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