1. 首页 > 自然地理

这将是中国有史以来最昂贵、最先进的望远镜

从下图中,我们可以看到:一个人站在荒漠上看向远方的时候,他看到的是非常美丽的银河横亘在天际之中。

这将是中国有史以来最昂贵、最先进的望远镜

这条银河由无数的恒星构成,其中有一些小小的红色云状物,那可能是一些恒星的形成区域。在这张图上,我们也可以看到黑色的暗道,它是银河的尘埃遮挡了更远处的恒星所造成的。

但是,必须要和大家讲的一点是,这张照片某种程度上并不是真实的。因为当我们到野外去的时候,肉眼看不到这么漂亮的星空。

这将是中国有史以来最昂贵、最先进的望远镜

肉眼观察(左)和相机拍摄(右)

我们可以看到上图中的对比。左图是我们肉眼看到的银河的样子,而右边是我们用相机拍摄到的银河的样子。

我们的眼睛太小了,所能用于接收光的面积非常小。所以,当我们去看星河的时候,看到一条银色的条带。如果没有现代的科技知识,我们并不知道这个银色的条带是什么。

科学家改变了这一切。伽利略在1609年的时候,第一次将望远镜指向了天空,他发现了非常让人震惊的事情。

人类依赖肉眼能够看到的行星有水星、金星、火星、木星和土星。当赫歇尔造了大望远镜之后,人类才又一次发现了一颗新的行星——天王星。

人肉眼能够看到的天上的星星大概有6000颗。那夜空中除了星星以外还有什么?你会发现还有一些非常亮的云雾一样的天体,这些就是星云。

我们用肉眼去看远处的一个东西,可能会看到它是模模糊糊的一团。但当我拿一个望远镜去观察它的时候,就会发现那个东西可能是一只大熊猫。望远镜可以帮助我们分辨远处的物体。

于是,人类就想建更大的望远镜。但你会发现,在地面上不管把望远镜建到多大,我们都很难非常清楚地在可见光的波段去分辨一些遥远天体的细节。为什么?因为大气在抖动,我们的地球被包裹在一个100公里左右厚度的大气中,这个大气在不断的抖动。望远镜透过大气去观察宇宙的时候,不可避免地受到大气抖动的影响,观察到的图像就会模糊,所以就有人想把望远镜放到大气层外,放到地球轨道上面去。

1946年,美国的天文学家莱曼·斯皮策就想到这件事情。到了1990年的时候,美国宇航局终于把一个光学望远镜放到了轨道上,就是我们知道的哈勃望远镜。

这将是中国有史以来最昂贵、最先进的望远镜

地面望远镜(左)和哈勃望远镜(右)观看的IC 4710星系

哈勃望远镜最终没有辜负人们的等待。我们可以看到左图是地面望远镜拍到的一个星系的图像,非常漂亮,蓝色的、絮状的星系,很有诗意。

哈勃望远镜能够看到的天空很小,右边这张图只占月球几百分之一的面积。哈勃望远镜特意在天空中找了一块看起来没星系,非常黑的地方去拍摄。经过了数百小时的曝光之后,这块天区出现了上万个星系,像宝石一样从虚无一物的空间里面显现出来了。这些星系太暗了,所以只有这样的太空望远镜,才能够将它们展现给大家。

哈勃望远镜在1990年升空,到今年已经31年了。哈勃望远镜是一台能够在很小的视野范围里,非常精细地观察天空的望远镜。在今天,如果我们想在空间站上造一台望远镜,怎样才能够超越这样一个传奇,利用望远镜去更深地仰望我们的星空,更多地探索宇宙的知识呢?我们不能固步自封,时间已经过去了30年。

其实是有办法的。下面左图是一匹角马,它是生活在非洲草原上的动物。如果拿一个长焦镜头去观察它,我们可以把它观察得非常细致。但是非洲草原上可能有成千上万的角马,它们在这个草原上要迁徙,那么想研究它们的迁徙怎么办?我拿一个广角镜头去拍摄,就是下面右边的这个图像。

这将是中国有史以来最昂贵、最先进的望远镜

精测模式(左)和巡天模式(右)

那我们想要做的是什么?中国载人航天工程想要做的是右边这样的事情,在空间站轨道上放一台望远镜,这个望远镜成像的能力和哈勃望远镜类似,但它能够同时观察成千上万的星系。

这将是中国有史以来最昂贵、最先进的望远镜

中国空间站-巡天空间望远镜(CSST)

这就是中国空间站巡天空间望远镜的理念。它是一台主径口径两米的望远镜,大小大概是一辆大巴车。它收集光的镜面直径两米,哈勃望远镜是两米四,我们比它稍小一点儿,但是图像质量是类似的。

这将是中国有史以来最昂贵、最先进的望远镜

巡天空间望远镜与空间站共轨飞行

巡天空间望远镜和空间站是共轨飞行的,没有对接在空间站上。为什么不对接在空间站上呢?因为空间站会有抖动,而且空间站很亮,会让望远镜在拍照的时候受到影响。所以,巡天空间望远镜和空间站在一个轨道上,但相互距离还挺远的。

但是,巡天空间望远镜可以回到空间站,与它进行对接,更新、升级仪器。这台望远镜大概会在2024年前后投入运行。

当有了这个望远镜以后,我们可以做什么?

首先,过去所有的精测望远镜只能看到一两个星系,现在我们通过巡天空间望远镜,能够成千上百倍地去看它。很多现在看来奇怪的,稀少的天体,在巡天空间望远镜的时代都会被大量的观察到。

这将是中国有史以来最昂贵、最先进的望远镜

星系高清普查

巡天望远镜要做的最重要的一件事情,不是去看宇宙中的一些明亮的天体,而是试图去看宇宙中那些看不见的东西。

这将是中国有史以来最昂贵、最先进的望远镜

精确地研究宇宙的全景成为可能

上面是一个示意图,我们去测量每一个星系的形状,然后进行一些数学分析、物理分析,就得到了右边这张红色的图像。红色里越亮的地方显示越多的物质,越黑的地方显示越少的物质。在非常大的尺度上,我们的宇宙布满了巨大的空洞和暗物质为主的巨大的纤维状网络。这里每一个空洞的大小都是我们刚才看到的那个璀璨的星系团大小的数十倍甚至上百倍。

这将是中国有史以来最昂贵、最先进的望远镜

绘制暗物质宇宙的地图

这将是中国有史以来最昂贵、最先进的望远镜

这是人们经常用的一个示意图。图片最左边就是宇宙大爆炸。大爆炸之后,宇宙里只有最基本的粒子。随着宇宙的膨胀,这些粒子会冷却、结团,结团的地方会形成恒星。恒星聚集形成星系,星系不断地演化、合并,最后产生我们所在的这个璀璨的星系世界。未来,宇宙中数十亿的星系图像都会记录到我们人类的计算机里。大家可以随时把这些星系的数据下载到你们的电脑里观赏,或者进行科学分析。

当这些丰富的精测仪器和巡天相机拍摄的图像结合到一起的时候,科学家就有能力去从一个小的尺度到一个广大的尺度,从地外行星,到恒星,再到星系,一直到我们所在的宇宙进行一个全景的了解。

声明:部分文章和图片来源于网络,版权归原作者所有,如有侵权,请联系删除:allen585858@qq.com。本站发布此信息目的在于传播更多信息,与本网站立场无关,不保证该信息(包括但不限于文字、数据及图表)准确性、真实性、完整性等。本文地址:https://www.qiwenya.com/zrdl/9504.html

联系我们

在线咨询:点击这里给我发消息

微信号:weixin888

工作日:9:30-18:30,节假日休息