詹姆斯·韋伯望遠鏡相比哈勃望遠鏡有哪些方面的技術提升?

http://www.universetoday.com/127121/all-primary-mirrors-fully-installed-on-nasas-james-webb-space-telescope/
好像比哈勃望遠鏡大6倍,而重量才是哈勃的一半


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關於詹姆斯韋伯望遠鏡的介紹
度娘的介紹:
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope,縮寫JWST),是美國宇航局、歐洲航天局和加拿大航天局聯合研發的紅外線觀測用太空望遠鏡項目。
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的質量為6.2噸,約為哈勃空間望遠鏡(11噸)的一半。主反射鏡由鈹製成,口徑達到6.5米,面積為哈勃太空望遠鏡的5倍以上。
詹姆斯·韋布望遠鏡是哈勃太空望遠鏡的繼任者,將在2018年10月發射,通過紅外波段對宇宙進行觀測,以幫助科學家進一步了解宇宙的結構。

主鏡
詹姆斯·韋伯望遠鏡的鏡面系統包括主鏡、次鏡和三鏡。雖然尺寸相對較小的次鏡和三鏡也都很有特色,但昂貴的主鏡卻是結構最複雜的,由許多個子鏡拼接而成的。
主鏡的直徑的比發射它用的火箭更大。主鏡被分割成18塊六角形的鏡片,發射後這些鏡片會在高精度的微型馬達和波面感測器的控制下展開。但是,此法不會跟凱克望遠鏡一樣,不必像地面望遠鏡那樣必需根據重力負荷和風力的影響而要按主動光學來時常持續調整鏡段,故詹姆斯韋伯太空望遠鏡除了初期配置之外將不會有太多改變。
主鏡的鏡面作為全體也形成六角形,聚光部和鏡面都露在外面,容易讓人聯想到射電望遠鏡的天線。另外,它的主體也不呈筒狀,而是在主鏡下展開座席狀的遮光板。
鈹鏡襯底
鈹鏡襯底使所有子鏡可拼接成傳統意義上的一面鏡子。襯底厚度約為5cm,「前」反射面被高度拋光,「後」面被精密加工成比實心結構更輕的「蛋架型」結構。
反射面的表面粗糙度小於20nm,鍍上的一層純金薄膜也是為了提高其反射紅外光線的能力。選擇鈹材料是因其極高的剛性和輕質特性,在「韋伯」極寒的運行溫度下不易發生形變。
鈹傳力部件
鈹襯底的另一面被安裝在三角形、蛋架型的鈹傳力部件上。每個傳力部件長約60cm、寬30cm,可用於分擔來自底層結構的負載,來減少鏡面失真。
鈹三角構架
鈹三角構架(BDF)是18塊子鏡的主要中間結構,三角形的構架寬約76.2cm,連接在作動器與反射鏡、襯底或傳力部件之間。
作動器
作動器是由精密馬達和齒輪構成的精細結構,用於移動和調整反射鏡表面形狀。作動器可使18塊子鏡精確排布,像一面整鏡一樣對宇宙中的某一物體進行會聚成像。
介面柔性部件
底板介面柔性部件(BIF)介面將主鏡連接到望遠鏡底板上,該底板支撐主鏡全部的18塊子鏡。精密加工而成的柔性部件像精緻的彈簧一樣,可承受從室溫到零下220攝氏度的溫度變化引起的熱脹冷縮。
除了這些連接到底板上的,每塊子鏡上的還有很多這種柔性部件。[2]
其他介紹
哈勃望塵莫及,美2018發射新一代太空望遠鏡

根據這些介紹,可以看出詹姆斯韋伯望遠鏡和哈勃望遠鏡有以下提升:
1.採用了近年來比較流行的多鏡面技術
傳統的反射式望遠鏡採用的都是單鏡面,望遠鏡的口徑越大,聚光能力越強,所需要的反射鏡的直徑也越大,而單一鏡面的望遠鏡,鏡片的厚度也是隨著鏡面直徑的增加而增加的,過大過厚的鏡面不僅難以加工,重量也非常大,並且會因為熱脹冷縮而發生形變影響光學性能。近年來隨著計算機控制技術的成熟,出現了不少多鏡面組合的光學望遠鏡,這可以更方便的增加望遠鏡的口徑,提升探測暗弱天體的性能,並且極大的降低望遠鏡的重量(因為組成整個鏡面的每個小鏡面鏡片都會比單一鏡面的反射鏡輕薄許多)。作為太空望遠鏡,降低發射重量就可以極大的降低發射的成本。
2.口徑大
韋伯望遠鏡的口徑是6.5米,是哈勃望遠鏡口徑(2.5米)的2.6倍,如果形狀相同,那麼韋伯望遠鏡的鏡面面積就相當於哈勃望遠鏡的6.76倍,因為韋伯望遠鏡並不是圓形的鏡面並且才用了多鏡面結構,所以鏡面面積相當於哈勃望遠鏡的5倍。5倍的鏡面面積帶來的效果是單位時間內可以吸收5倍於哈勃望遠鏡的光子數量,所以能夠觀測到比哈勃望遠鏡的極限暗弱5倍的天體,這對於天文觀測來說是一個相當大的提升。我們能夠探測到更遠的星系,來了解宇宙起源初期的景象,能夠發現一些以前看不到的暗弱天體等。
3.深空望遠鏡
韋伯望遠鏡將會發射到遠離地球160萬千米的軌道,要遠遠超過哈勃望遠鏡的「平均高度307海里(569千米或353英里)」的軌道高度。更遠的軌道意味著可以減少地球和其他太陽系內天體對於觀測所產生的干擾。但是更遠的軌道距離也意味著維護難度的提升,望遠鏡需要承受更極端的條件,比如低溫,哈勃望遠鏡剛發射成功後發現鏡面和光學系統存在一定的瑕疵,經過了很多次人工修理維護才減少了這些瑕疵的影響。而韋伯望遠鏡如此遙遠的軌道,就意味著不可能對其進行修理維護,所以發射前和發射過程中都要保證項目進行的萬無一失。
4.沒有鏡筒
不同於哈勃望遠鏡,韋伯望遠鏡沒有鏡筒,望遠鏡的鏡筒主要是為了防止雜光影響成像和觀測,望遠鏡越大,所需要的鏡筒也越大越重。韋伯望遠鏡取消了鏡筒,極大的降低了發射的重量,但是為了阻擋雜光的影響,他配備了巨大的遮陽裝置(估計還是會比鏡筒要輕)。
大概就是這麼些提升吧。。

不過沒有鏡筒的望遠鏡,萬一被宇宙垃圾砸了怎麼辦。。。


為什麼沒有人回答....


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