价值约100亿美元、史上最强望远镜升空,一文读懂“詹姆斯·韦伯”(5)

2021-12-27 07:50     中国航天报

轨道及热控设计:寒光照铁衣

体温枪的原理是测量人体发射出红外线的强度,因为物体的温度越高,向四周辐射出的能量就越强,辐射出来的红外线就越多。如果“韦伯”的工作温度过高,它的镜片等结构自身也会发射出红外线,遮盖住来自遥远星系的微弱红外光。因此,“韦伯”的光学望远镜模块需要在-223摄氏度以下的极端低温中工作。

在太空中对探测器影响最大的热源是太阳,远离太阳便可以降低太阳的辐射量,但过远则会影响太阳能电池板的正常电力供应,并且降低对地通信速率。科学家与工程师找到了一个热量与电源的绝佳平衡点——拉格朗日L2点。

地球与太阳形成的稳定体系中存在5处引力平衡点,“韦伯”便选择了日地拉格朗日L2点作为大本营。只需要微量的扰动,该望远镜就可以长期稳定在L2点附近。在此处,“韦伯”可以将阳光全部“抛于脑后”,将镜面对向没有太阳的天空。

“韦伯”轨道示意图,天体大小未按照真实比例

日地拉格朗日L2点距地球约150万公里,在此处来自太阳、地球与月球的红外线依旧会对红外观测产生影响。为使望远镜温度进一步降低,科学家使出了浑身解数——2003年发射的斯皮策空间红外望远镜也运行在L2点,同时使用昂贵的液氦作为制冷剂,其温度低至-267.7摄氏度。但是,有限的液氦在2009年5月就用完了,导致其工作温度不断上升,此后的观测性能大打折扣。

展开后的五层菱形隔热罩

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