《黃劍博采風追影》公益科普教诲文章,任何形式转载请联系作者(Jumboheritagelist, Huang_Jumbo )
如果老板交给你一个五亿美金预算的项目,结果你拖延了14年,花费100亿美金才完备,是要骂你呢,还是要表扬你?
从有史以来,人类就带着奇迹仰望夜空,多亏了几十年来一贯致力于工程和科学奇迹的人们,我们才能以新的理解仰望天空。
美东韶光2022年7月11日,韦伯空间望远镜团队公开拓表第一批照片,个中SMACS 0723星系团的照片里,捕捉到历来“早期宇宙最深处、最清晰的红外线影像”,可追溯到130亿年前。
詹姆斯·韦伯空间望远镜不同凡响,它会帮助我们探寻95%的星际。
是已发射的红外线空间望远镜,原操持耗费5亿美元并于2007年发射升空。但由于各种缘故原由,导致项目严重超支,发射韶光数次推迟,最新预估总耗费高达100亿美元,发射韶光为美国东部韶光2021年12月25日7时20分。
只管该天文台的设计运行韶光为五年,但美国宇航局官员表示,由于一次特殊精确的发射节省了燃料,他们估量该望远镜可以运行20年。要知道,JWST的前任哈勃太空望远镜,已经完成了32年的事情哟!
2019年8月28日NASA表示该望远镜首次组装完毕。它是欧洲空间局,加拿大航天局和美国国家航空航天局的共用操持。这是哈勃空间望远镜和斯皮策空间望远镜的后继操持。它旨在供应比哈勃空间望远镜更高的红外分辨率和灵敏度,
不雅观察物体的亮度比哈勃望远镜探测到的最微弱物体的亮度要低100倍。 这将使天文学和宇宙学领域的广泛研究成为可能,例如对宇宙中一些最古老和最迢遥的物体和事宜(包括第一颗恒星和形成的第一个星系)进行高达 z=20的红移不雅观测,以及潜在适居住太阳系生手星的详细大气特色。
它拥有一个总直径6.5米(21 英尺),被分割成18面镜片的主镜,放置于太阳─地球的第二拉格朗日点(拉格朗日点(Lagrangian point)又称平动点(libration points)在天体力学中是限定性三体问题的五个分外解(particular solution)。就平面圆型三体问题,1767年数学家欧拉根据旋转的二体引力场推算出个中三个点(特解)为L1、L2、L3,1772年数学家拉格朗日推算出其余两个点(特解)为L4、L5。例如,两个天体环抱运行,在空间中有五个位置可以放入第三个物体【质量忽略不计】,使其与另两个天体的相对位置保持不变。
空想状态下,两个同轨道物体以相同的周期旋转,两个天体的万有引力在拉格朗日点平衡,使得第三个物体与前两个物体相对静止。)。这意味着其将在地球-太阳连线上地球背后的150万千米处绕L2以晕轮轨道运行,而非像哈勃空间望远镜那样绕近地轨道公转。一个由涂有硅和铝的聚酰亚胺薄膜(杜邦Kapton)制成的五层大型遮阳板将保持它的镜片和四个科学仪器温度低于50 K(−220 °C;−370 °F)。
此项目曾经称为“新一代空间望远镜”(Next Generation Space Telescope),2002年以美国宇航局第二任局长詹姆斯·韦伯的名字命名。1961年至1968年詹姆斯·韦伯担当局长期间曾领导阿波罗操持等一系列美国主要的太空探测项目。詹姆斯·埃德温·韦布(英语:James Edwin Webb,1906年10月7日-1992年3月27日),于1949年至1952年期间担当美国次国务卿。1961年2月14日至1968年10月7日期间担当美国国家航空航天局的第二任局长。詹姆斯·韦伯太空望远镜以他的名字命名。
NASA位于马里兰州的美国宇航局戈达德太空翱翔中央(GSFC) 卖力开拓,望远镜的地面掌握和折衷机构是位于约翰霍普金斯大学的空间望远镜科学研究所(STScI)。空间望远镜研究所(Space Telescope Science Institute,缩写为STScI)是哈勃空间望远镜(1990年进入轨道)和詹姆斯·韦伯空间望远镜,和南希·葛莉丝·罗曼空间望远镜的科学掌握中央。STScI位于美国马里兰州巴尔的摩市的约翰霍普金斯大学,
是于1981年景立的以社群为根本的科学中央,由大学天文研究协会接管美国宇航局的委托卖力管理和运作。目前,除了持续实行哈勃空间望远镜的科学任务和准备韦伯空间望远镜的经营管理和科学研究操持之外,
STScI还管理和运作空间望远镜档案多工任务 (Multi-mission Archive at Space Telescope,MAST)美国国会图书馆的存档,存档日期2010-04-01、开普勒任务的资料管理中央,和以太空为根本的天文不雅观测和基于太空中其他活动而受益的数种专门知识和根本举动步伐的增援中央。STScI的资金大部分来自NASA的戈达德太空翱翔中央,但是少部分来自NASA的艾美斯研究中央、喷射推进实验室和欧洲空间局(ESA)。
STScI的事情职员包括科学家 (大多数是天文学家和天文物理学家)、航天器工程师、软件工程师、资料管理职员、和望远镜操作职员,还有教诲职员、公共关系专家、行晸和业务增援职员。STScI大约有100位博士学位的事情者,个中有15位是欧洲空间局配置在哈勃空间望远镜专案的职员。截至2021年,STScI员工总数约为850人。
STScI实行他的任务使NASA、天下各地的天文社群和一样平常民众都能受益。科学事情直接供应对天文社群的做事,紧张是哈勃空间望远镜和韦伯空间望远镜 (和终极的罗曼) 的不雅观测和给与,但是也包括来自NASA的其他任务资料的分发 (例如:远紫外分光探测器、星系蜕变探测器) 和地面的巡天不雅观测。
地面系统的发展、活动、创建和掩护须要天文社群供应这些所须要的软件系统做事。 STScI透过线上媒体和程式的宣扬活动,为正规教诲事情者、天文馆、科学博物馆和一样平常大众供应了广泛的资讯。STScI的获奖公共宣扬网站每月收到数以百万计的点阅。STScI还在光学和紫外线太空天文物理等问题的争议上供应NASA一系列咨询上的做事。
STScI事情职员通过多种渠道与专业天文学界进行互动和互换,包括参加美国天文学会两年一度的会议、定期发布STScI通讯和STScI网站、主持用户委员会和科学事情组,以及每年举办数次科技漫谈会和讲习班。这些活动使STScI能够向望远镜用户社区传播信息,并使STScI事情职员能够通过相应社区和NASA的需求来最大限度地提高他们运营举动步伐的科学生产力。
紧张承包商是诺斯洛普·格鲁门公司(Northrop Grumman)。诺斯洛普·格鲁曼公司(Northrop Grumman),简称诺格,是总部设于美国的跨国航空航天及国防科技公司。组建于1994年,诺斯洛普公司收购格鲁曼公司后组成,是天下第4大军工生产厂商(2022年)、最大的雷达制造商。2020年Fortune 500排名美国第96大企业。
诺斯洛普·格鲁曼及其互助厂商曾获颁8次科利尔奖,最近一次是因开拓首款航空母舰载无人驾驶战斗机X-47B试验机获奖。
诺斯洛普·格鲁曼公司目前是美国新世代远程隐形轰炸机B-21突袭者计策轰炸机的领导开拓商,此款新型隐形轰炸机预定将取代当前世界唯一的隐形轰炸机,同为诺斯洛普·格鲁曼公司开拓的美军现役B-2幽灵计策轰炸机实行传统及核子轰炸任务。诺斯洛普·格鲁曼同时是2021年启用的美国詹姆斯·韦伯太空望远镜紧张开拓及制造商,亦卖力制造NASA太空发射系统的固态火箭推进器。诺斯洛普·格鲁曼其余也是美国空军新一代洲际弹道导弹系统LGM-35哨兵洲际弹道导弹的总开拓承包商。
美西韶光2021年12月25日上午7:21分,在法属圭亚那的欧洲空间局库鲁基地,卖力运送的阿丽亚娜5号火箭顺利升空。送入太空后,韦伯空间望远镜将要航行约一个月,进入预定轨道,间隔地球估计至少150万千米,在拉格朗日L2点运行,而非地球轨道。
哈勃空间望远镜后续的谈论始于1980年代,但负责的操持始于1990年代初期。丈量高红移(Hi-Z)望远镜的观点是在1989年至1994年间开拓的: 一个完备挡板的 4米(13英尺)直径红外望远镜,它将退却撤退到3个天文单位 (AU) 的轨道。 这个迢遥的轨道将受益于黄道尘埃减少的光噪声。 其他早期操持哀求NEXUS前体望远镜任务。
NASA的戈达德太空翱翔中央领导着望远镜项目的管理。卖力詹姆斯·韦伯空间望远镜的项目科学家是约翰·马瑟。
约翰·克伦威尔·马瑟(英语:John Cromwell Mather,1945年8月7日-),美国国家航空航天局戈达德航天中央的高等天体物理学家。他和乔治·斯穆特因创造了宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性共同得到2006年的诺贝尔物理学奖。
马瑟是20位美国诺贝尔物理学奖得到者之一,他于2008年5月签署了一封致乔治·沃克·布什老板的信,敦促他“旋转2008财年综合拨款法案对根本科学研究造成的危害” 通过为能源部科学办公室、国家科学基金会、和国家标准技能研究所申请额外的紧急资金。
马瑟还是詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 的高等项目科学家,该太空望远镜于2021年12月25日发射到拉格朗日点L2。
诺斯洛普·格鲁曼是望远镜开拓和集成的紧张承包商。其卖力开拓和建造航天器的元件,个中包括卫星总线和遮阳板。Ball Aerospace & Technologies承包了开拓和制造光学望远镜组件。诺斯洛普·格鲁曼的 Astro 航空航天业务部门已签约建造可展开塔组件 (DTA),将 OTE 连接到航天器总线和中臂组件 (MBA),帮助在轨道上支配大型遮阳板。戈达德太空翱翔中央还卖力供应综合科学仪器模块。
2005年春季的预算增长使NASA在2005年8月的重新方案。重新方案后集成和测试操持有重大变革,发射韶光也从2011年推迟到了2013年,并且取消了对波是非于 1.7 μm 的天文台模式的系统级测试。望远镜的其他紧张功能没有改变。 重新方案后,该项目于2006年4月进行了独立审查。
在 2005 年的重新方案中,该项目的总本钱估计为 45 亿美元。 个中包括用于设计、开拓、发射和调试的约 35 亿美元,以及用于十年运营的约 10 亿美元。 欧洲空间局包括发射在内贡献了大约 3 亿欧元。加拿大航天局于 2007 年承诺供应 3,900 万加元,并于 2012 年供应了用于调节望远镜朝向和探测迢遥行星大气状况的设备。
2007年1月,詹姆斯·韦伯空间望远镜10项技能开拓项目中的个中9项顺利通过审查。这些技能被认为足够成熟,重大风险可以被肃清。剩余的一项技能开拓项目(MIRI 低温冷却器)于2007年4月达到技能成熟。该技能审查代表详细设计阶段(C 阶段)开始。2007年5月,建造本钱仍旧在目标范围内。2008年3月,詹姆斯·韦伯空间望远镜成功完成初步设计审查。2008年4月,詹姆斯·韦伯空间望远镜通过审查。其他通过的审核包括2009年3月的综合科学仪表模块审核、2009年10月完成的光学望远镜元件审核以及2010年1月完成的太阳遮罩审核。
2010年4月,该望远镜通过了关键任务设计审查,意味着詹姆斯·韦伯空间望远镜可以知足所有任务设计的科学和工程哀求。在关键任务设计审查之后的几个月里,该项目韶光表接管独立综合审查小组审查,导致操持重新制订,目标在2015年发射,且不晚于2018年。到2010年,詹姆斯·韦伯空间望远镜本钱影响到其他项目,只管空间望远镜仍旧按操持进行。
2011年,詹姆斯·韦伯空间望远镜已进入终极设计和制造阶段(C 阶段)。对付一旦启动就无法变动的繁芜设计,常日会对设计、施工和运作的每个部分进行详细审查。该项目首立异的技能,并通过了设计审查。在1990年代,建造这么大且高质量的望远镜是否可行仍是未知数。
2015年11月开始利用机器手臂组装主镜,并于2016年2月完成。詹姆斯·韦伯空间望远镜于2016年11月完成建造,此后开始广泛的测试程序。2018年3月,由于望远镜的太阳遮罩在测试支配期间撕裂,美国国家航空航天局将空间望远镜的发射再推迟一年直到2020年5月。2018年6月,
根据2018年3月测试支配失落败后调集的独立审查委员会评估,美国国家航空航天局将发射韶光再推迟10个月直到2021年3月。审查还创造詹姆斯·韦伯空间望远镜有344个潜在的单点故障。2019年8月,望远镜机器构造完成,比原定于2007年完成足足晚了12年。此后,工程师们加装五层遮阳板,以防止红外线对望远镜造成破坏。
施工完成后,詹姆斯·韦伯空间望远镜在加利福尼亚州雷东多海滩的诺斯洛普·格鲁曼工厂进行了终极测试。
一艘搭载望远镜的船支于2021年9月26日离开加利福尼亚州,经由巴拿马运河,于2021年10月12日抵达法属圭亚那。美西韶光2021年12月25日上午7:21,在法属圭亚那的欧洲空间局库鲁基地,卖力运送的阿丽亚娜5号火箭顺利升空。2022年1月4日,詹姆斯·韦伯空间望远镜长达70英尺的遮阳板完备展开。美国东部韶光2022年1月8日下午1:17,望远镜的主镜展开,这标志着该望远镜已顺利完备支配。
美国东部韶光2022年1月24日下午2点,成功抵达终极目的地间隔地球约150万千米的日地系统拉格朗日L2点。
2022年2月初,韦伯空间望远镜机载设备启动后拍摄到了第一颗恒星的图像并将其发回地球。
2022年3月16日,NASA 举行发布会,宣告詹姆斯·韦布望远镜已经在3月11日完成关键的镜面校准步骤中的风雅调相阶段(fine phasing)。并公布了一张调相阶段的照片。该照片因此一颗名为2MASS J17554042+6551277的恒星为基点。该恒星质量和太阳相称,间隔地球约2000光年,属于银河系内的恒星,位于大熊座方向。照片内,该颗恒星显示出八条对称的放射线,那是在调试18个正六边形镜面造成的。只管在调试阶段,还是可以清楚的瞥见背后的迢遥星系,约在10亿光年间隔以上的银河系外的星系。
2022年7月12日,美国老板拜登向外界公布了首张韦伯太空望远镜摄制的全彩色图像,同批的全套全彩图像和光谱数据图像将于美国东部韶光上午10:30向外界公开。
自1996年起,美国宇航局NASA、欧空局ESA和加拿大宇航局CSA在望远镜项目上就开始互助了。欧空局参与培植和发射于2003年得到其成员的批准,欧空局与美国宇航局于2007年签署了一项协议。为了换取其天文学家的全面互助伙伴关系、代表权和进入天文台的机会,欧空局正在供应 NIRSpec 仪表、MIRI 仪表的光学台架组件、Ariane 5 ECA型发射器以及支持操作的人力。CSA 将供应风雅制导传感器和近红外成像仪无狭缝光谱仪以及支持操作的人力。
来自15个国家/地区的数千名科学家、工程师和技能职员为 JWST 的构建、测试和集成做出了贡献。 共有258家公司、晸府机构和学术机构参与了发射前项目; 个中的142家来自美国,104家来自12个欧洲国家,12家来自加拿大。 作为 NASA 互助伙伴的其他国家,例如澳大利亚,已经或将参与发射后的操作。
自 2005 年以来,一个大型望远镜模型已在多个地方展出:美国华盛顿州西雅图; 科罗拉多州科罗拉多斯普林斯; 马里兰州绿带城; 纽约州罗切斯特; 纽约市; 和佛罗里达州奥兰多; 和法国巴黎的其他地方; 爱尔兰都柏林; 加拿大蒙特利尔; 英国哈特菲尔德; 和德国慕尼黑。 该模型由紧张承包商诺斯洛普·格鲁门航空航天系统公司建造。
2007年5月,望远镜的全尺寸模型组装完成,在华盛顿特区国家广场的史密森尼学会美国国家航空航天博物馆展出。该模型旨在让不雅观众更好地理解卫星的大小、规模和繁芜性,并引发不雅观众对科学和天文学的兴趣。 该模型与望远镜有很大不同,由于模型必须承受重力和蔼象,因此紧张由铝和钢制成,尺寸约为24乘12乘12米(79乘39乘39英尺)和重量约为5,500千克(12,100英磅)。
该模型在2010年天下科学节(World Science Festival)期间在纽约市的炮台公园展出,并作为诺贝尔奖得到者约翰·马瑟、宇航员约翰·格伦斯菲尔德、和天文学家海蒂·哈梅尔的小组谈论的背景。 2013年3月,该模型在奥斯汀为SXSW 2013艺术节与大会展出。
詹姆斯·韦伯空间望远镜有四个紧张目标:
探求大爆炸后在宇宙中形成的第一批恒星和星系的光。
研究星系的形成和蜕变。
理解恒星形成和行星系统的形成。
研究行星系统和生命起源。
该望远镜的紧张的任务是调查大爆炸理论的残余红外线证据(宇宙微波背景辐射),即不雅观测本日可见宇宙的初期状态。为此它配备高灵敏度红外电传感器、光谱器等。为便于不雅观测,机体要能承受极度低温,也要避开太阳光与地球反射光等等。为此望远镜附带了可折叠遮光板,以屏蔽会成为滋扰的光源。因其处于拉格朗日点,地球、太阳与望远镜三者的视界总处于一定的相对位置,不用频繁的改动位置也能让遮光板发挥功效。
该望远镜的发射操持地点为法属圭亚那航天中央,将由阿丽亚娜五号火箭运载升空。
该望远镜的标称任务韶光为5年,目标为10年。操持中的5年科学任务将在6个月的调试阶段后开始。JWST须要利用推进剂来坚持其环绕L2的晕轮轨道,这为其设计寿命供应了上限,不过它的设计为,自身携带的推进剂足够利用10年。L2轨道是不稳定的,因此须要保持轨道站位,否则望远镜将偏离此轨道位置。
哈勃空间望远镜位于从地表大约600千米的低轨道位置上。因此,纵然光学仪器发生故障也可以用航天飞机前去修理。詹姆斯‧韦伯空间望远镜位于离地球150万千米的间隔,纵然涌现故障也不可能叮嘱消磨修理职员。但它位于第二拉格朗日点上,重力相对稳定,故相对付临近天体来说可以保持不变的位置,不用频繁地进行位置改动,可以更稳定的进行不雅观测,而且还不会受到地球轨道附近灰尘的影响。
詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)是哈勃空间望远镜(HST)的正式继续者,由于其紧张重点是红外天文学,因此它也是斯皮策空间望远镜(SST)的继续者。JWST将远远超过这两种望远镜,能够看到更多、更老的恒星和星系。在红外光谱中进行不雅观测是实现这一目标的关键技能,由于宇宙学红移,并且由于它可以更好地穿透模糊的尘埃和气体。这许可不雅观察较暗、较冷的物体。由于地球大气中的水蒸气和二氧化碳强烈接管大部分红外线,因此地面红外天文学仅限于大气接管较弱的狭窄波长范围。此外,大气本身在红外光谱中辐射,常日会压倒被不雅观察物体发出的光。这使得空间望远镜更适宜用于红外不雅观测。
位于马里兰州巴尔的摩市约翰霍普金斯大学霍姆伍德校区的空间望远镜科学研究所(STScI)当选为JWST的科学与运营中央(S&OC),初始预算为$1.622亿美元,旨在支持运营发射后的第一年。在这种能力下,
空间望远镜科学研究所(STScI)将卖力望远镜的科学运作并向天文学界供应数据产品。数据将通过NASA深空网络(NASA Deep Space Network)从JWST传输到地面,在空间望远镜科学研究所进行处理和校准,然后在线分发给天下各地的天文学家。与哈勃空间望远镜的运作办法类似,天下上任何地方的任何人都可以提交不雅观测建议。
操持中的詹姆斯·韦伯空间望远镜的重量为6.2吨,约为哈勃空间望远镜(11吨)的一半。
由于詹姆斯·韦伯空间望远镜是红外线望远镜,以是它的不雅观测组件的温度必须保持在50 K(-223.2 °C;-369.7 °F)以下,否则,不雅观测目标的旗子暗记会淹没在来自望远镜本身、太阳、地球与月球的红外辐命中。
为了保持低温,它利用了一个巨大的遮光罩以隔绝来自太阳、地球和玉轮的光与热量,并且为了使这三个天体处于望远镜的同一侧,它被支配于太阳─地球的第二拉格朗日点的晕轮轨道上。望远镜位于L2点的晕轮轨道避免了来自地球与玉轮的阴影,这使遮光罩与太阳能电池阵列可保持在稳定的环境中。遮光罩为其暗面的构造供应了稳定的温度环境,而为主镜在太空中坚持精准同等的温度是非常主要的。
该遮光罩具有五层,每一层都薄如人类的发丝。遮光罩由聚酰亚胺薄膜制造,利用来自杜邦公司的特制双面镀铝薄膜,在最靠近太阳的两层遮光罩的旭日面,额外镀有一层经掺杂的硅,以将太阳辐射反射回太空。2018年测试期间薄膜的意外撕裂也是项目推迟的成分之一。
遮光罩被设计为可以折叠十二次,使其能够适应阿丽亚娜5号运载火箭的整流罩的尺寸。望远镜在L2点支配后,它将展开到14.162m×21.197m大。它由ManTech(NeXolve)公司在亚拉巴马州亨茨维尔市组装,然后交付给诺斯罗普·格鲁门公司在雷东多海滩 (加利福尼亚州)测试。
由于遮光罩的缘故原由,詹姆斯·韦伯空间望远镜并非在任何时候都有一个很好的不雅观测范围。望远镜在某一个位置时,只可不雅观测该位置40%的天空范围,但是可以在六个月的韶光中不雅观测全部的天空,在此期间望远镜会环抱太阳半周。
詹姆斯·韦伯空间望远镜的主反射镜是一壁直径6.5米(21英尺),具有25.4平方米(273平方英尺)的聚光面积的镀金铍制反射镜,黄金涂层供应红外线反射性和耐用性。若将这面反射镜制成一整面巨大的反射镜,那么将没有运载火箭可以将其发射。于是主镜被设计为一个由18块六边形镜片组成的可折叠反射镜(圭多·霍恩·达尔图罗提出的大镜面望远镜办理方法),每个镜面的抛光偏差不得超过10纳米;
同时镜面也经由专门研磨,使得其能够在遮阳板阴影的极度寒冷环境中保持精确形状。这面反射镜以折叠状态发射,在发射后再展开至事情状态。在展开后,每个独立镜片将利用相位规复波前传感技能进行校准,所有独立镜片都会被非常精密的微型马达校准至精确的位置。在这次初始设置之后,镜面就不须要进行大的调度了,只须要每隔几日更新一些参数以坚持最佳聚焦状态即可。这与陆基分镜片望远镜不同,例如凯克天文台的凯克望远镜,陆基天文望远镜须要频繁的利用主动光学校准每个镜片,以肃清重力与风荷载带来的影响。
詹姆斯·韦伯空间望远镜共利用了132个微型马达(称为实行器)来定位镜片,也可以偶尔在望远镜受到了环境滋扰时进行光学校准。18片镜片中每一个都具有6个位置掌握实行器,此外,在中部还有另有1个曲率半径掌握实行器来调度镜面曲率(每片镜面共有7个实行器),共计126个基本实行器。外加6个安装于次级镜片上的实行器,一共有132个实行器。每个实行器都可以以10纳米的精度对镜片进行调度。
詹姆斯·韦伯空间望远镜是一个三次反射消像散型的望远镜,这种望远镜的二级与三级反射镜均具有曲率,可以在光学畸变很小的情形下以宽视场通报图像。二级反射镜直径0.74米(2英尺5英寸)。此外,还有一枚可以每秒数次调度自己位置的精密反射镜,这枚反射镜用来消抖。主镜的背面以蜂巢型镂空来减低重量。
波尔航空与技能是詹姆斯·韦伯空间望远镜操持的紧张光学转包商,由紧张承包商诺斯罗普·格鲁门公司领导,而位于马里兰州绿带城的戈达德太空翱翔中央下达订单。主镜及其翱翔备件均由波尔航空与技能制造与抛光,铍制毛坯由以下多家公司共同制造:Axsys、Brush Wellman和Tinsley Laboratories
主镜的镜片排成六角形,聚光部和镜面都露在表面,随意马虎让人遐想到射电望远镜的天线。其余,它的主体也不呈筒状,而是在主镜下展开座席状的遮光板。
综合科学仪器模块(ISIM)是一个框架,可为韦伯望远镜供应电力、打算资源、冷却能力以及构造稳定性。它由附着在韦伯望远镜构造底部的石墨-环氧树脂复合股料制成。ISIM装有四个科学仪表和一个勾引相机。
NIRCam(近红皮毛机)是一种红外成像仪,其光谱覆盖范围从可见光边缘(0.6 微米)到近红外光(5 微米)。有10个传感器,每个4M像素。NIRCam还将用作天文台的波前传感器,这是波前传感和掌握活动所必需的。NIRCam由亚利桑那大学首席研究员Marcia J. Rieke领导的团队与共同打造。工业互助伙伴是位于加利福尼亚州帕罗奥图的洛克希德-马丁公司(Lockheed-Martin)的前辈技能中央。
NIRSpec(近红外光谱仪)还将在相同的波长范围内进行光谱学剖析。它由欧洲航天局在荷兰诺德韦克市的欧洲空间研究与技能中央(ESTEC)建造。
MIRI(中红外成像-光谱仪)是由一个中红皮毛机和一个光谱仪构成的组合体,它的不雅观测范围是5 到 27 微米的中长红外线。MIRI是由NASA与一个欧洲财团共同开拓的设备,该仪器由George Rieke(亚利桑那大学)与 Gillian Wright(UK Astronomy Technology Centre,位于爱丁堡,苏格兰,该举动步伐从属于英国科学与技能举动步伐委员会)共同领导开拓。MIRI的齿轮系统与NIRSpec的十分相似,由于他们均由马克斯·普朗克天文研究所(海德堡,德国)签订条约并由卡尔蔡司光电有限任务公司(今日的亨索尔特公司)设计并制造。为了将MIRI整合进综合科学仪器模块(ISIM),其完全的光学装置调试在2012年中送至戈达德太空翱翔中央后才进行。
MIRI事情温度不能超过6 K(−267.15 °C;−448.87 °F),因此将会在它的事情环境防护层较温暖的一侧(旭日的一侧)安装一个氦气制冷装置以坚持其事情所需的低温。
FGS/NIRISS(风雅制导传感器/近红外成像仪和无缝隙光谱仪),由加拿大航天局领导的项目科学家约翰·哈钦斯(John Hutchings)(赫茨伯格天体物理研究所,加拿大国家研究委员会)用于在科学不雅观测期间稳定天文台的视线。FGS的丈量结果还会同时用于航天器的总体定位与驱动精密反射镜进行图像消抖。
加拿大航天局同时还为太空成像与光谱剖析供应了近红外成像仪与无缝隙光谱仪(可剖析的波长区间为0.8至5μm)模组,该模组设计由René Doyon(蒙特利尔大学)领导。由于NIRISS是与FGS物理挂载在一起的,因此它们总会被作为同一个单元一同提及;然而这两个设备是为完备不同的事情做事的,FGS作为天文台根本举动步伐存在,而NIRISS是作为科学研究仪器事情。
NIRCam(近红皮毛机)和MIRI(中红外成像-光谱仪)具有阻挡星光的日冕仪,用于不雅观察微弱的目标,例如非常靠近通亮恒星的太阳系生手星和星周盘。
NIRCam,NIRSpec,FGS与NIRISS模组中的红外探测模块均由Teledyne图像传感器公司(前身为Rockwell科学公司)供应。詹姆斯·韦伯空间望远镜的综合科学仪器模块与指令-数据处理模块的工程团队利用航天线缆在科学仪器与数据处理设备间通报数据。
总线是韦伯望远镜的主支撑部件,可为望远镜供应打算,通信,电力,推进做事,它也用于支撑望远镜上的构造部件。它与遮光罩构成了望远镜的航天器元件。望远镜的其余两个紧张模块是综合科学仪表模块(ISIM)和光学望远镜元件(OTE)。ISIM的3号区也同样位于航天总线内部。3号区包含有ISIM(综合科学仪表模块)的指令与数据子系统和MIRI(中红外成像-光谱仪)的低温冷却器。航天总线与光学望远镜组件通过可展开的塔式组装相连,塔式组装同时也将遮光罩与前述的两个部件连接在一起。航天总线被安装在遮光罩旭日那比较“温暖”的一壁,将会事情在300 K(27 °C;80 °F)。
航天总线构造具有350千克(770英磅)的质量,它还必须足够坚固以支撑重达6,200千克(13,700英磅)的太空望远镜本身。因此它采取了碳复合股料制作。该构造于2015年在加利福尼亚组装完成,之后它就将成为望远镜别的构造装置的核心元件直至2021年发射。航天总线可以将望远镜以一弧秒的精度进行旋转并且可以隔绝抖动,以将偏差降落至两毫弧秒。
在中心打算、存储与通讯部件中,处理器与软件掌握着数据在科学仪器、固态存储模块与可将数据发回地球的通讯系统间的流动。打算机也同时通过陀螺仪与星光探测器返回的传感数据打算航天器的姿态,再利用反浸染飞轮与推进器掌握航天器的指向。
詹姆斯·韦伯空间望远镜具有两对火箭发动机(个中一对作为冗余)用来在飞往L2点时改动航向与到达L2点后进行晕轮轨道位置保持。此外,还有八个更小的推进器用于姿态掌握,掌握航天器的指向。发动机利用肼作为燃料(升空时装有159升(35英制加仑;42美制加仑)),氧化剂采取四氧化二氮(升空时装有79.5升(17.5英制加仑;21.0美制加仑))。
目前为止并没有在太空中对詹姆斯·韦伯空间望远镜进行掩护的操持。像对哈勃空间望远镜那样,叮嘱消磨一个乘组进入太空对韦伯望远镜进行掩护,在目前来讲是无法做到的。并且,据美国国家航空航天局副局长托马斯·祖布臣所说,只管做出了极大的努力,但是在韦伯望远镜开始设计的年代,
同时设计一个无人远程掩护操持超出了当时科技所能达到的地步。在韦伯望远镜漫长的测试期间,许多NASA的成员都提出了掩护任务的发起,但从未有正式宣告过的掩护操持。韦伯望远镜成功发射之后,NASA宣告,考虑到未来有可能有进行掩护任务的须要,他们已经在望远镜上设计了多少易于进行掩护的方法。包括:为远程掩护任务准备的,一系列十字线中的细致的辅导标记、可以重新加注的燃料箱、可移除的隔热罩还有易于触及的连接点。
对付大型红外空间望远镜的需求可以追溯至数十年之前。在美国,航天飞机尚在开拓中时,空间红外望远镜设备(SIRTF,之后被命名为斯皮策空间望远镜)就进入操持阶段了,红外天文学的潜力也是在这一期间变得广为人知的。与地面望远镜不同,空间望远镜可以避免大气对付红外线频段的接管,空间望远镜为天文学家打开了一片“全新的天空”。
在超过400千米的高空,稀薄的大气险些无法产生任何可丈量的光谱接管,因此事情在5至1000微米波长的传感器可以达到很高的灵敏度。
然而,红外空间望远镜具有一个缺陷:所有的红外望远镜都须要事情在极冷的温度下,所须要不雅观测的波长越长,事情的温度就越低。否则它自身设备产生的红外背景辐射将会淹没红外传感器,使其事实上完备无法不雅观测。但这个缺陷可以通过谨慎设计航天器来战胜,例如特意将望远镜与极冷的物质——比如液氦——一起置于一个杜瓦瓶中。这也意味着大多数红外望远镜的寿命将会受到其冷却剂的约束,寿命最短只有几个月,最长也不过数年韶光。
在过去的一些望远镜中,通过合理设计航天器,可以做到不该用冷却剂也能将温度坚持在足以支持近红外不雅观测的范围内,例如此皮策空间望远镜与广域红外线巡天探测卫星的延伸任务。另一个例子是哈勃空间望远镜上装备的近红外线摄影机和多目标分光仪,在利用数年后固态氮冷却剂耗尽,但在之后的掩护任务中改装为利用低温冷却器从而可以连续事情。而詹姆斯·韦伯空间望远镜被设计为不该用杜瓦瓶即可进行自我冷却,这一特点是通过结合利用遮光罩与散热器达到的,但其上搭载的中红外不雅观测设备(MIRI)仍需利用额外的低温冷却器。
韦伯空间望远镜的延期与预算膨胀可以与哈勃空间望远镜比较拟。当哈勃空间望远镜于1972年正式立项时,开拓预算为3亿美元(约为2006年的10亿美元),但是截至1990年哈勃终于入轨时,哈勃所花费的金额是初期预算的大约四倍之多。此外,更换新科学仪器与实行数次掩护任务更是在2006年使总花销增加到了至少90亿美元之多。
许多在NASA与韦伯望远镜同期发起的天文台操持大多已经被取消或是停息,包括:类地行星创造者(2011),太空干涉丈量任务(2010),国际X射线天文台(2011),微弧秒X射线成像任务(MAXIM),单孔径远红外天文台(SAFIR),空间紫外可见天文台(SUVO),与亚毫米宇宙构造蜕变探测器(SPECS)。
Jumbo Huang Notes, The James Webb Space Telescope (JWST) is a space telescope designed primarily to conduct infrared astronomy. As the largest optical telescope in space, its greatly improved infrared resolution and sensitivity allows it to view objects too old, distant, or faint for the Hubble Space Telescope. This is expected to enable a broad range of investigations across the fields of astronomy and cosmology, such as observation of the first stars and the formation of the first galaxies, and detailed atmospheric characterization of potentially habitable exoplanets.
The U.S. National Aeronautics and Space Administration (NASA) led JWST's development in collaboration with the European Space Agency (ESA) and the Canadian Space Agency (CSA). The NASA Goddard Space Flight Center (GSFC) in Maryland managed telescope development, the Space Telescope Science Institute in Baltimore on the Homewood Campus of Johns Hopkins University operates JWST, and the prime contractor was Northrop Grumman. The telescope is named after James E. Webb, who was the administrator of NASA from 1961 to 1968 during the Mercury, Gemini, and Apollo programs.
The James Webb Space Telescope was launched on 25 December 2021 on an Ariane 5 rocket from Kourou, French Guiana, and arrived at the Sun–Earth L2 Lagrange point in January 2022. The first image from JWST was released to the public via a press conference on 11 July 2022. The telescope is the successor of the Hubble as NASA's flagship mission in astrophysics.
Initial designs for the telescope, then named the Next Generation Space Telescope, began in 1996. Two concept studies were commissioned in 1999, for a potential launch in 2007 and a US$1 billion budget. The program was plagued with enormous cost overruns and delays; a major redesign in 2005 led to the current approach, with construction completed in 2016 at a total cost of US$10 billion. The high-stakes nature of the launch and the telescope's complexity were remarked upon by the media, scientists and engineers.