詹姆斯·韋伯太空望遠鏡與哈勃望遠鏡有何不同?

心永遠強大


這個問題我覺得主要有下面幾點不同:


不同點

1,造價高

詹姆斯-韋伯紅外空間望遠鏡的造價超過哈勃望遠鏡近70億美元,這還沒算髮射和維護的費用。

2,距離遠

韋伯將被送到距離地球150萬公里的太空,這相當於地球到月亮距離的四倍。而哈勃望遠鏡距離地球才568公里,跟韋伯差了2640倍。


3,技術難

有62000個微型快門,每個快門的寬度只有100~200微米(一個頭髮絲40微米),有網球場那麼大的五層巨型遮陽板,用最輕的金屬鈹(pi)製造的18片小六邊形鏡片來組成直徑達6.5米的主鏡,用低溫儲罐來保持中紅外儀器在零下266℃。


4,體積大

運送火箭根本裝不下,只能把主鏡片分解塞進火箭裡面去。


5,意義深

捕捉早期宇宙誕生幾億年時的樣子。


韋伯的四個高端設備

詹姆斯-韋伯要尋找更加遙遠且闇弱的星系,它必須收集來自一個目標每秒不超過1個光子的光,這種極高的靈敏度要求韋伯必須在離地球150萬千米的地方,才能確保不會受到太陽,地球和月亮的引力干擾。

韋伯觀測初期宇宙要用到以下4種新型儀器:


1,近紅外光譜儀:這臺由歐洲空間局製造並使用戈達德航天中心提供的高度複雜的百葉窗快門陣列,能夠同時觀測100多個天體。

2,中紅外設備:這臺多用途相機由歐洲空間局和NASA共同製造,它將觀測遙遠的恆星星族,氫雲以及太陽系邊緣闇弱的彗星。


3,遠紅外相機:這臺由亞利桑那大學制造的相機將探測來自超新星,最早期的恆星與星系在形成過程中發出的光。


4,精密導星傳感器:這臺由加拿大空間局製造,配備了一個可以選擇波長極為特定的濾光片,它將兼作星敏感器。


52赫茲實驗室


詹姆斯·韋伯太空望遠鏡與哈勃望遠鏡有何不同?

我的背景:我曾經和建造哈勃望遠鏡的Perkin-Elmer團隊合作,我還是天基激光的首席工程師,試圖使用JWST技術分段建造一個大型望遠鏡。雖然TRW公司直到他們贏得了合約之前都把我排除在外,但是在這之前我就已經對這項技術非常熟悉了。早在1882年,我就編寫了第一個波動光學代碼,並用它來精準地預測大型分段光學望遠鏡在太空應用中的表現。

幾乎所有的東西都不一樣了。

望遠鏡的尺寸

讓我從最顯而易見的不同開始,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的主鏡比哈勃望遠鏡的主鏡要大得多。

軌道位置

韋伯望遠鏡將在距離地球150萬公里(100萬英里)的地方繞著太陽運行,這個地方被稱為第二拉格朗日點或L2。(請注意,這些圖形不是按比例的)

分辨率(圖片中的細節)

標有WFC3的圖片展示的是哈勃望遠鏡的分辨率。下圖是詹姆斯-韋伯望遠鏡的分辨率。

波段和望遠鏡結構

JWST主要被用於探測紅外線,它依靠智能化的輕型結構和驅動器來保持望遠鏡鏡面準焦,而不再使用硬度大而僵硬的材料。紅外波段和光譜儀可以用來測量表徵分子的含量,這是地面上的儀器無法做到的,以為地球上的大氣阻擋了這些分子的波長。

適用性

哈勃望遠鏡可以在軌道上運行,但是詹姆斯·韋伯望遠鏡不可以。

敏感度

哈勃望遠鏡可以探測到31星等的天體,詹姆斯·韋伯望遠鏡則能夠探測到34星等的天體。韋伯望遠鏡的敏感度大約是哈勃望遠鏡的15倍。

點擴展函數

這可能對於普通讀者來說有一些難懂,但是下圖中展示的是JWST帶有不同過濾器的點擴展函數。這些以對數強度為單位,以9.27弧秒錶示。

很明顯,六邊形的板塊有一定的衍射性。


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