据说,它要给人类看最清晰的宇宙

发布时间:2022年06月29日
       来源:科技日报 望远镜是人类的千里眼。没有望远镜, 我们就看不到宇宙的样子。近日, 俄亥俄州立大学的一个天文学家团队发布了迄今为止最详细的报告, 显示美国宇航局正在筹划的广域红外巡天望远镜(WFIRST)有望为人类提供最深最清晰的宇宙的图画, 进一步揭示了宇宙的奥秘。 NASA 每次启动一个新项目时都会引起全球关注。这次主角WFIRST的杀手锏是什么?在用不同波长描述宇宙的轮廓和谈论天文望远镜的使命之前, 有必要弄清楚它在哪个波长工作。我们知道, 电磁波可以分为伽马射线、X射线、紫外线从短波到长波的射线、光线、红外线、微波和无线电波。中国天眼 FAST 工作在无线电波段, 而阿塔卡马大毫米望远镜阵列 (ALMA) 则覆盖微波光谱末端的短波长。在红外波长下工作的望远镜包括 WFIRST、斯皮策太空望远镜和退役的赫歇尔太空望远镜。通常, 光学望远镜只要配备红外信号接收器, 就可以同时在红外波段工作, 例如詹姆斯韦伯太空望远镜和哈勃太空望远镜。中国科学院上海天文台研究员刘庆辉在接受科技日报记者采访时表示。相比上述家喻户晓的望远镜, 短波工作的前景望远镜似乎不太受欢迎。如费米伽马射线太空望远镜、硬X射线调制望远镜(HXMT)等。一般来说, 波长较短的望远镜更难设计。刘庆辉说道。
       为什么望远镜要在不同的波长下工作?波长的覆盖范围不同, 科学目的也不同。中国科学院国家天文台研究员戴宇告诉科技日报记者, 用不同波长的望远镜观察天空, 就是为了看到不同的内容。例如,

我们发现了一个新的天体, 借助光学望远镜, 我们可以获得它的光辐射, 并找出它的样子。通过红外望远镜, 可以了解它不同部位的温度。射电望远镜捕捉物体发出的无线电波, X射线和伽马射线望远镜观察它的高能能量。最后, 我们可以得到很多关于这个天体的信息, 从而更好地了解它和它周围的环境。戴宇解释说, 像WFIRST这样的红外望远镜主要观察尘埃辐射。就像盲人摸大象一样, 每个望远镜只能看到天体的一侧。戴宇说, 天文学家的理想是用全波长的望远镜扫描天空区域或感兴趣的天体,

以达到全信使、多波段的效果。一次拍摄大约是数百次哈勃观测。波长不同, 望远镜接收信号的原理也不同。由于人眼可以直接看到可见光, 因此通过光学望远镜看到的物体的外观就是人眼所看到的。另一方面, 红外望远镜需要红外接收器才能看到物体发出的红外光。斯皮策眺望远方这面镜子是有史以来第一台红外太空望远镜。它游览了天空, 帮助人类获得了银河系的第一张尘埃图, 并看到了太阳系以外的行星。由于斯皮策望远镜的服役时间已经远远超过了计划的年数, 仪器的性能也开始下降。许多有斯皮策望远镜观测和操作经验的科学家也参与了早期的R周长的100倍。这意味着对于哈勃需要数百次才能完成的区域, WFIRST 只能完成一次或两次。这将大大减少我们在天空区域巡逻的时间。刘庆辉说道。 WFIRST 广阔的视野将帮助科学家解开暗能量、暗物质的奥秘, 或寻找太阳系外适合生命存在的行星。 WFIRST计划在服务期间覆盖2000平方度的天空区域。在上天之前, 还有很多问题需要解决。工作波段不同, 望远镜的合适位置也不同。工作波长较长的望远镜可以在地面上工作, 而波长较短的望远镜可以进入太空。由于望远镜在地面观测时会受到地球大气层和电离层的影响, 因此在太空中可以获得更清晰的图像。
       哈勃太空望远镜的直径为2.4米, 但比直径10米的地面望远镜看得更清楚。刘庆辉告诉记者。地球大气层只有七个狭窄的红外窗口, 因此红外望远镜通常放置在高海拔地区。世界上最好的地面红外望远镜大多安装在美国夏威夷, 这里是世界红外天文学研究中心。紫外线、X 射线和伽马射线望远镜必须在太空中工作。将望远镜送上天空并不是一件容易的事, 尤其是大口径望远镜, 因为它的设备也可能很大。
       被称为下一代最强望远镜的詹姆斯韦伯望远镜耗资近100亿美元, 至今未能上天, 因为一些研发工作还没有完成。刘庆辉告诉记者。在同一个乐队工作望远镜, 光圈越大, 分辨率越高。 WFIRST的直径为2.4米, 具有高分辨率。 NASA表示, WFIRST希望达到与哈勃相同的分辨率水平。事实上, 声称拍摄宇宙最深、最清晰的画面很可能是一种宣传策略。不同波长的望远镜可以在它们自己的波长中声明这一点。戴宇表示, WFIRST的分辨率有望与光学望远镜媲美。不过, 相比于技术上的困难, WFIRST 目前的困境是资金短缺。 WFIRST 项目的规划于 2018 年 5 月开始, 预算约为 32 亿美元。日前, 美国政府公布了新年联邦预算草案, 美国国家科学基金会预算削减了12%。据外媒消息, WFIRST可能因预算削减而取消。科学卫星不像通信卫星、导航卫星和气象卫星那样与人们的日常生活息息相关。如果资金紧张, 科学卫星就很脆弱。刘庆辉说道。