世界上最贵最复杂的天文望远镜,带来的宇宙级浪漫

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无论你是否关注天文学或是宇宙,是否曾长久地凝望我们头顶的星空,在2022年7月,全世界媒体的一片激动和喧嚣之中,你都很难不注意到5张照片——

那是詹姆斯·韦布太空望远镜(James Webb Space Telescope)在距离地球150万公里之外的太空中,刚刚拍摄并且发回地球的5张有关宇宙奥秘的照片。

一瞥之下,我们可能还难以完全理解这些照片的意义以及它们所蕴含的科学价值,同时我们也很难不被这些照片奇异且深邃的美感所打动。在黑色背景的衬托之下,这几张照片反而有了一种油画般的质感——

其中既有在宇宙早期诞生的星系,也有姿态各异的星系群;有壮阔如高山峡谷,孕育着无数新生恒星的星云;距离地球1000光年之外的行星大气层;也有充满着气体和灰尘,美如湖泊的星云。

船底座星云。詹姆斯 · 韦布望远镜发回的首批照片之一(图源 :NASA, ESA, CSA, and STScI )

南环状星云。詹姆斯 · 韦布望远镜发回的首批照片之一(图源 :NASA, ESA, CSA, and STScI )

斯蒂芬五重星系。詹姆斯 · 韦布望远镜发回的首批照片之一(图源 :NASA, ESA, CSA, and STScI )

第一张深空照片。詹姆斯 · 韦布望远镜发回的首批照片之一(图源 :NASA, ESA, CSA, and STScI )

图表显示,詹姆斯·韦布望远镜在一颗遥远的、炽热、膨胀的气态巨行星周围的大气中,捕捉到了明显的水的信号,同时还有云和雾霾的证据。这颗行星围绕着一个遥远的类似太阳的天体运转(本组图片来源:NASA, ESA, CSA, and STScI )

作为目前世界上最复杂且最昂贵的天文望远镜,詹姆斯·韦布太空望远镜的设计、建造、发射阶段都曾经成为令人瞩目的世界性新闻。但直到看到它从太空中传送回来的图像,人们仿佛才开始真正理解它的意义。

望远镜是人类望向宇宙深处的眼睛。在回望宇宙的过程中,时间与空间的界限不再分明;

种种奇异的天体与时空之间亦步亦趋的相互作用如同舞蹈;动辄以光年或是亿万年计数的空间和时间尺度让人类显得无比渺小……

但也正是在这种种远超想象的宇宙奇观之中,人类才可能真正理解自身的来处和归宿。

2021年12月25日,法属圭亚那,圭亚那航天中心欧洲航天港发射区。搭载詹姆斯 · 韦布望远镜的火箭发射升空的瞬间(图源 :NASA)

所谓“四方上下曰宇,往古来今曰宙”,在古人朴素的理解中,宇宙就是时间和空间的集合。

但身在宇宙之中的人类,想要通过现代科学方法真正研究和理解宇宙,并不容易。

这是一个绵延了数百年,充满了天才和想象、坚持与意外的故事——它不仅凝结了众多天才人物探究宇宙的历程,也是一段关于人们在几百年间不断发展和改进观测天空的手段,从磨制玻璃镜片开始,创造出越来越先进的天文望远镜的历史。

康德说:“

有两样东西,人们越是经常持久地对之凝神思索,它们就越是使内心充满常新而日增的惊奇和敬畏:我头上的星空和我心中的道德律。”实际上除了哲学家的身份之外。康德本人正是恒星起源于星际物质塌缩的所谓“星云假说”最早的提出者。在康德眼中,距离我们最为遥远的星空与内心深处的道德律具有某种联系。

在这400多年的探索中,星空不仅与人们心中的道德律和美感有所联系,更是与人类所探索的自然规律,以及每个人的日常生活联系得越来越紧密。

发布于2022年11月16日,詹姆斯·韦布望远镜拍摄的最新照片,暗云中的原恒星 L1527(图源 :NASA)

詹姆斯 · 韦布望远镜用近红外相机拍摄到的“创世柱”(图源 :NASA)

以人类的科技水平和基本物理学规律来衡量,人类可能永远都无法离开太阳系,地球将是我们永恒的家园。

但我们的心灵随着望向太空望远镜的眼睛,却可以一直探索到宇宙的最深处。

这是一个人类与光的故事。

400多年以来,天文望远镜仿佛有生命一般,一直处于进化的过程之中。

它不断突破各种局限,收集来自宇宙中的信息。从地面到太空,从可见光到所有频率的电磁波,乃至各种粒子;从用眼睛透过玻璃镜片进行宇宙观测,直到在太空中的詹姆斯·韦布踏空望远镜;从一个人对宇宙进行充满好奇的一瞥,直到成为全人类共同的事业,宇宙学凝聚着人类最深的好奇心。

已经持续工作超过30年的哈勃太空望远镜承载着埃德温·哈勃的名字,在地球轨道上继续探测宇宙深处。而詹姆斯·韦布太空望远镜试图回溯宇宙的历史,找寻宇宙中最早的星系;同时它还在搜寻着临近的行星,分析其大气层的构成,希望能找到一个环境与地球类似的生命的庇护所。未来还有更多的太空望远镜将会升空,现在它们尚在建造之中,或者还只是一个概念的雏形……

宇航员在太空中为哈勃望远镜进行维护工作(图源 :NASA)

在期待更多来自太空的消息之前,让我们再看一看这架人类建造过的最大、最复杂,也最昂贵的太空望远镜:詹姆斯·韦布太空望远镜拥有一个巨大的6.5米宽的镜片,整个镜片被分解成18个六边形小镜片。在到达指定位置之后,小镜片们徐徐展开,拼接成一个整体,位置误差不超过10纳米。这些镜片由金属铍制成,表面镀金。太阳、地球、月球都位于镜片的同一侧。在镜片的背后,一个21米宽的巨大遮光罩保证镜片接收到的红外信号可以不受到来自太阳、地球和月球的干扰,

并且让其达到真正的低温状态,在零下223度以下的环境中工作。

在未来10年到15年中,这架太空望远镜将给我们带来关于宇宙黎明时期的信息,也可能发现与地球环境类似的行星,在那里也可能存在着生命。

英国天文学家伯纳德·洛维尔(Bernard Lovell)曾说:“人类文明的命运将取决于火箭在未来所搭载的究竟是天文学家的望远镜还是一颗氢弹。”詹姆斯·韦布太空望远镜在太空中为人类探寻宇宙最深处的秘密,而它本身就是人类智慧的结晶,一个工程学的奇迹,也已经成为人类探索宇宙的新的象征。

美国国家航空航天局的马歇尔太空飞行中心。

美国国家航空航天局工程师厄尼 · 赖特 (ErnieWright) 看着六个准备就绪的詹姆斯 · 韦布太空望远镜的主镜部分准备开始最后的低温测试(图源:NASA,MSFC,David Higginbotham)

所谓“偶开天眼觑红尘,可怜身是眼中人”。

如果说人类建造的种种指向太空的望远镜是一只只望向宇宙的眼睛,那么人类也曾借助这样的眼睛深情地回望自己。

在1990年2月14日,“旅行者1号”(Voyager 1)太空探测器已经完成了它的科学探测任务。

在距离地球越来越远,并将最终离开太阳系之际,它调转镜头,拍摄了一张太阳系的“全家福”,当时距离它64亿公里的地球也在这张全家福之内。

在后来被传回地球的这张照片中,我们所生活的家园只是上面一个渺小的“暗淡蓝点”。

这个宇宙中的“暗淡蓝点”,就是我们永恒的家园,是我们进行宇宙探测的起点。

它凝结着我们的所有希望和梦想。

在这个渺小的行星之上,人类通过望远镜探寻光的故事仍在继续。

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