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中国目前的科学技术能造出詹姆斯韦伯那样的空间天文望远镜吗?

答案是——能,以中国目前的科学技术是可以造出像詹姆斯韦伯那样的空间天文望远镜的,当然了,这是从宏观角度上得到结论。今天我们来科普关于空间天文望远镜的知识。

中国目前的科学技术能造出詹姆斯韦伯那样的空间天文望远镜吗?

詹姆斯韦伯空间天文望远镜从1996年立项到前日发射升空,一共历时25年,总共花费资金97亿美元,将在距离地球150万公里的L2拉格朗日点轨道运行,对宇宙空间进行观测。

与以前的哈勃望远镜相比,詹姆斯韦伯空间天文望远镜的特点主要有以下三点:第一、运行距离遥远;第二、采用红外线探测、第三、探测距离更远。

我们先来说第一点——运行距离遥远。詹姆斯韦伯空间天文望远镜的运行轨道为L2拉格朗日点,所谓拉格朗日点又称为平动点,简单理解就是两个天体的连线上,且靠近较小天体的一侧。

也就是地球与太阳连成一线,靠近地球的那一侧,我们可以用“三点一线”来理解,在这个点上地球引力的影响是非常小的,航天器就像同步卫星一样在这个点上跟着地球转圈圈,确保自己始终背对着太阳。

L2拉格朗日点距离实在是太遥远了,与地球的距离达到了150万公里,所以想要造出像詹姆斯韦伯那样的空间天文望远镜,先决条件就是拥有将航天器运送到距离地球150万公里的L2拉格朗日点的能力。

下图为太阳系中的几个拉格朗日点,红色箭头指示的就是詹姆斯韦伯空间天文望远镜即将到达的目的地——L2拉格朗日点,它将在这里进行环绕运行。

中国目前的科学技术能造出詹姆斯韦伯那样的空间天文望远镜吗?

第二点——采用红外线探测。人类第一个深空探测天文望远镜是哈勃望远镜,它采用了白光探测原理,简单来说就是将一部巨大的天文望远镜送入太空近地轨道进行观测。

而詹姆斯韦伯空间天文望远镜则是采用了红外线成像技术,这就好比特种兵枪械上使用的白光瞄准镜与红外线瞄准镜的区别,白光瞄准镜只能对可见光进行观测,而红外线瞄准镜则可以观测所有处在绝对零度以上温度的物体(>-273.15℃)。

这就是詹姆斯韦伯空间天文望远镜需要一面由18块镀金铍反射镜组成主镜阵矩的原因,这是能造出像詹姆斯韦伯那样的空间天文望远镜的基础条件,即具备制造大型高端红外线探测仪的能力。

第三点——探测距离更远。詹姆斯韦伯空间天文望远镜的核心任务是探索宇宙大爆炸的奥秘,即生命起源,如果有人理解为寻找宇宙新生命或者外星人,那也不算错。

如何才能达到探索宇宙大爆炸奥秘的目的呢?答案就是要看得更远,因为宇宙大爆炸的发生是以光线的形式呈现的,如果能够看得更远,那么这些光线就会被探测到,比如说135亿光年以外的光线。

下图为玉兔二号的红外相机所拍摄的月球表面图片,我国的航天红外成像技术已经达到世界领先水平,制造大型阵列红外相机不存在技术限制。

中国目前的科学技术能造出詹姆斯韦伯那样的空间天文望远镜吗?

因此更远的探测距离是能造出詹姆斯韦伯空间天文望远镜的技术基础,詹姆斯韦伯空间天文望远镜集合了人类目前最先进、最前沿的电子、光学、化学、遥感等高科技于一身,代表着人类空间探测的最高技术水平。

那么问题就来了:同样做为一个航天大国,中国目前的科学技术能不能造出像詹姆斯韦伯那样的空间天文望远镜呢?

如果从以上三个特点来看,从理论上来讲,中国是具备这样的能力的,依据也是上述讲到的三大特点。

第一,深空遥测技术,我国的“嫦娥二号”卫星在2011年6月初结束探月任务后就向L2拉格朗日点进发,经过77天的飞行,于同年8月25日准确进入L2拉格朗日环绕轨道。

这说明我国已经具备将航天器运送至运行距离遥远的L2拉格朗日环绕轨道的能力,也就是说中国目前已经具备制造詹姆斯韦伯空间天文望远镜的先决条件。

下图为嫦娥二号卫星的飞行轨迹解析,2011年就已经飞到L2拉格朗日点,目前已经飞到距离地球7000万公里以外的深空。

中国目前的科学技术能造出詹姆斯韦伯那样的空间天文望远镜吗?

第二、大型高端红外线探测器技术,纵观整个地球,也只有我国能在这项领域上与美国叫板,比如说月球探测、火星探测等等,因此像这样的硬件条件我国同样是具备的。

第三、远距离红外探测技术,我国在X红外焦平面阵列技术、量子阱和超晶格红外探测器阵列技术以及红外焦平面阵列关键制造技术,甚至是量子阱和超晶格红外探测器阵列的研究是处于世界领先水平的,就探测技术而言,我国是拥有这个能力的。

这就是我们说中国目前具备制造像詹姆斯韦伯那样的空间天文望远镜的能力的依据。

但问题在于这只是理论上的“可以”,而客观上的“可以”则有待将来验证,毕竟我国目前的空间天文望远镜技术尚停留在对“巡天”天文望远镜的水平上。

“巡天”天文望远镜类似于哈勃天文望远镜,技术上是超过哈勃的,但是重量、口径等基础规格却低于哈勃,并且还要等到2024年才能发射声控。

这就意味着我国的空间天文望远镜水平还未问世就已经落后美国整整一代了,所以我们这里所说的“可以”实质上是宏观角度上的“可以”,而现实是在可预见的未来,我国很难造出像詹姆斯韦伯那样的空间天文望远镜。

下图为被称之为“中国版哈勃望远镜”的“巡天”空间天文望远镜想象图,我国实际上的空间天文望远镜水平只达到了或者说还未达到哈勃望远镜的水平,像詹姆斯韦伯空间天文望远镜那样的深空探测器还有很远的差距需要去追赶。

中国目前的科学技术能造出詹姆斯韦伯那样的空间天文望远镜吗?

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