在天文望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明之前，我們對恒星的研究早就已經(jīng)開始了。古文明都僅僅用眼睛觀察恒星的行為?，F(xiàn)在，雖然我們可以使用天文望遠(yuǎn)鏡很久以前，但是迄今為止研制地最好的是剛發(fā)射的韋伯空間望遠(yuǎn)鏡。然而這種情況不會持續(xù)太久。
這一情況現(xiàn)已被揭露出來了，并且今天我們要仔細(xì)看一下為什么美國宇航局的下一個(gè)天文望遠(yuǎn)鏡會比詹姆斯?韋伯太空望遠(yuǎn)鏡更好。你需要回答一些重大問題嗎？你經(jīng)常好奇嗎？
在歷史上，第一個(gè)知名的天文望遠(yuǎn)鏡的想法來自于德國-荷蘭眼鏡制造商Hans Lippershey，他嘗試在1608年得到專利權(quán)。一年后，著名的天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家伽利略在此設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上建立了他自己的裝置。伽利略的天文望遠(yuǎn)鏡是折射式天文望遠(yuǎn)鏡，此望遠(yuǎn)鏡用透鏡收集光線并且形成圖像。從那以后，更多人致力于推動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的潛在能力。
Isaac Newton爵士在17世紀(jì)研制了第一個(gè)反射式望遠(yuǎn)鏡，他用一面光滑、彎曲的鏡子來代替透鏡去收集光線。牛頓的版本已經(jīng)成為天文學(xué)研究的標(biāo)準(zhǔn)。在現(xiàn)代，我們已經(jīng)建造了越來越大的天文望遠(yuǎn)鏡以提高功率并且看到更遠(yuǎn)的太空，但這個(gè)方法有局限性。下一關(guān)鍵步驟是在太空中部署天文望遠(yuǎn)鏡，這意味著它們將不受大氣干擾。
迄今為止最著名的是1990年發(fā)射的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡。幾十年來，它傳回一些令人難以置信的圖像，讓我們可以看到宇宙深處。然而，盡管哈勃望遠(yuǎn)鏡還在運(yùn)行中，但它更強(qiáng)大的繼任者詹姆斯?韋伯太空望遠(yuǎn)鏡于2021年12月發(fā)射升空。
詹姆斯?韋伯太空望遠(yuǎn)鏡是有史以來建造的規(guī)模最大、最有影響力的太空望遠(yuǎn)鏡，它有一個(gè)直徑為6.5米的鍍金主鏡，它的相機(jī)和光譜儀使它能在比哈勃望遠(yuǎn)鏡更低的頻率范圍內(nèi)觀察宇宙，并且這個(gè)鍍金主鏡能提供紅外反射率。一個(gè)微型快門機(jī)制可以使得韋伯望遠(yuǎn)鏡同時(shí)形成100個(gè)實(shí)物。而這個(gè)望遠(yuǎn)鏡還有一個(gè)網(wǎng)球場大小的遮陽板以保持周圍溫度足夠低，進(jìn)而使得設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
在實(shí)際應(yīng)用中，望遠(yuǎn)鏡的鏡面和和遮陽罩太大了，發(fā)射時(shí)必須折疊起來，在太空中它們只展開過一次，且展開過程復(fù)雜，每次都需要數(shù)天時(shí)間。韋伯望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)已全面投入運(yùn)行，并拍攝了目前清晰度最高的宇宙圖像。然而，韋伯望遠(yuǎn)鏡仍難以滿足未來望遠(yuǎn)鏡的需求。目前，最受期待的“下一個(gè)望遠(yuǎn)鏡”是有“哈勃之母”綽號的南希?格雷斯?羅馬太空望遠(yuǎn)鏡，該望遠(yuǎn)鏡是以美國宇航局第一位女性高管的名字命名。
它最初被命名為廣域紅外巡天望遠(yuǎn)鏡……“哈勃之母”目前仍設(shè)計(jì)建造中，預(yù)計(jì)將于 2027 年發(fā)射?！肮浮彪m然在某些方面與韋伯望遠(yuǎn)鏡相同，但將擁有一些不同的使用功能和目標(biāo)。韋伯望遠(yuǎn)鏡只能在較小的范圍內(nèi)拍攝高清圖像，“哈勃之母”將有更廣闊的視野，能夠拍攝大規(guī)模、一覽無遺的宇宙照片，但其分辨率會有些許的下降?！肮浮痹诓蹲降礁蟮挠钪鎴D像后，有助于進(jìn)一步研究暗物質(zhì)和暗能量的本質(zhì)等方面的內(nèi)容，這將會是近代歷史上最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一。
“哈勃之母”還將配備了日冕儀用來直接成像和表征系外行星。這為未來的天文臺在其他恒星系統(tǒng)中拍攝更清晰的類地系外行星圖像奠定基礎(chǔ)——這也是尋找其他可能存在生命地點(diǎn)的重要一步。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)也擁有了類似的功能，其拍攝的許多照片都對天文學(xué)產(chǎn)生了巨大的影響。
即使“哈勃之母”投入使用，哈勃望遠(yuǎn)鏡也不會是多余的。它仍然是唯一設(shè)計(jì)用于拍攝紫外光譜圖像的望遠(yuǎn)鏡……因此，它將與所有其他天文設(shè)備一起繼續(xù)對宇宙進(jìn)行觀察拍攝。但是，“哈勃之母”觀察整個(gè)宇宙的能力將是其他望遠(yuǎn)鏡所不能企及的，它能夠捕獲比哈勃望遠(yuǎn)鏡大 300 倍、比韋伯望遠(yuǎn)鏡寬許多倍的視野，為研究人員帶來觀察整個(gè)銀河系的機(jī)會。
就目前情況而言，僅僅執(zhí)行五年的任務(wù)之后，羅曼空間望遠(yuǎn)鏡預(yù)計(jì)觀測的區(qū)域?qū)⑹菍⑹枪h(yuǎn)鏡過去30年中觀測的太空區(qū)域的50倍。與此同時(shí)，由于韋伯望遠(yuǎn)鏡是為精密成像而構(gòu)建的，因此在這項(xiàng)超級映射任務(wù)中，即使它也無法與羅曼競爭。這也就意味著在約五年后羅曼號的發(fā)射，NASA（美國宇航局）將迎來太空探索的新時(shí)代。
它將帶回閃閃發(fā)光的宇宙全景圖，使天文學(xué)家能夠獲得數(shù)千，數(shù)百萬甚至數(shù)十億顆恒星的更多的背景信息。羅曼將用于研究某些恒星與其他恒星不同的基本環(huán)境因素。并將以全新的細(xì)節(jié)呈現(xiàn)宇宙的拼圖。然而，真正令人興奮的是，當(dāng)哈勃，韋伯和羅曼這三者結(jié)合而可能取得的成就。這些望遠(yuǎn)鏡將同時(shí)從三個(gè)不同的視角和多個(gè)不同的波長研究無窮無盡的物體。
研究這些數(shù)據(jù)的科學(xué)家們、太空機(jī)構(gòu)和組織能夠比此前任何一代都有更多的宇宙空間成像來欣賞。最終，韋伯仍將繼續(xù)成為有史以來最大，最強(qiáng)的太空望遠(yuǎn)鏡。
仍將繼續(xù)成為有史以來最大，最強(qiáng)的太空望遠(yuǎn)鏡……但羅曼將以另一種方式對事物進(jìn)行觀測，它將會捕捉到盡可能廣泛的視野。而哈勃?jiǎng)t會成為兩者關(guān)聯(lián)的橋梁，它是現(xiàn)代天文學(xué)富有經(jīng)驗(yàn)的旗手。至于接下來會發(fā)生什么呢？這很難說……但近期的技術(shù)也有可能在不久的將來使韋伯和羅曼黯然失色。在接下來的數(shù)十年里，方法論的進(jìn)步和開發(fā)技術(shù)的創(chuàng)新可能會將宇宙成像方法帶入一個(gè)新時(shí)代。
例如，斯坦福大學(xué)天體物理學(xué)家亞歷山大?馬杜羅維茨和布魯斯?麥金托什提出的一種新型望遠(yuǎn)鏡——太陽引力透鏡，是利用太陽的引力對穿越它的光具有放大效應(yīng)，使望遠(yuǎn)鏡可以非常詳細(xì)地觀察太陽背面的物體。這項(xiàng)創(chuàng)新甚至可能使我們觀測到的天文物體比目前使用的任何天文望遠(yuǎn)鏡都清晰1000倍。
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