深圳：2023年集成电路产业收入预计突破2000亿元
06-06
大爆炸是如何发生的？宇宙到底延伸多远？人类在宇宙中是孤独的吗？在不远的将来，哈勃的继任者詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST饰）可能会回答这些问题，现在它已经交出了第一个答案。
JWST拍摄到了迄今为??止最深、最清晰的遥远宇宙红外图像，这也是它投入使用以来的第一张全彩色图像。
利用红外成像作为眼睛，我们可以观察到未知的远古宇宙地图——SMACS，一个出现于46亿年前的星系团，包含数千个星系。
它是由JWST的近红外相机（NIRCam）拍摄的，并结合了不同波长的照片。
收集所有照片一共花了12.5个小时，交给哈勃望远镜需要几周的时间。
▲ 图片来自：美国宇航局 美国东部时间 7 月 11 日下午，美国宇航局局长比尔·尼尔森在白宫举行的最后一刻特别吹风会上发布了这张照片：总统先生，如果你把一粒沙子放在一只手臂的指尖上，距离会远吗？远处，那是你看到的宇宙的一部分。
但图中的星团是如此巨大，甚至扭曲了周围的空间和时间。
其结果是一种“引力透镜”现象，放大了星团后面更遥远的星系。
图中一些星系发出的光已经传播了数十亿年才到达望远镜。
JWST不仅会对目标物体成像，还会将光分成不同的波长。
因此，JWST不仅可以聚焦遥远的星云、星系团甚至系外行星，让我们看到以前从未见过的微小结构，还可以帮助研究人员了解星系的质量、年龄、历史和组成。
▲ 图片来自：NASA 这主要是因为JWST的原理与哈勃等望远镜不同。
它基于红外成像，观察人眼不可见的电磁频谱区域（红外区域）发出的光。
发挥作用的四种科学仪器是近红外光谱仪（NIRSpec）、中红外仪器（MIRI）、近红外相机（NIRCam）、近红外成像仪和无缝光谱仪（NIRISS）。
哈勃望远镜有一定的红外探测能力，但不如JWST。
▲ 哈勃观测到的猴头星云的可见光（左）和红外视图（右）。
图片来自：NASA 和 ESA JWST观测到的红外区域对于绘制我们宇宙的时间线至关重要 - 随着宇宙不断膨胀，最古老和最稀有的恒星以及它们照亮的物体对我们来说仅以红外光的形式出现。
天文学家希望利用JWST来探索宇宙历史的每一个阶段，从太阳系内部到早期宇宙中最遥远的可观测星系以及其间的一切，帮助人类了解宇宙的起源、星系的演化、以及我们在其中的位置。
换句话说，我们可以期待今天观察到可见宇宙的初始状态，看到大爆炸后几亿年形成的第一个星系，并彻底改变我们所知的天体物理学。
这张照片只是预览。
北京时间7月12日22时30分，NASA将直播发布更多全彩图像和数据，包括星云、星系、太阳系外行星大气层等。
迄今为止最昂贵的太空望远镜，经过大约 25 年的研制，于 2018 年 12 月 25 日发射。
它经过数十年的准备，计划从 20 世纪 90 年代初开始，以 NASA 第二任局长詹姆斯·韦伯 (James Webb) 的名字命名，预算为 5 亿美元，并于 2007 年开业。
然而，JWST的建造难度远远超出了NASA的预期。
由于该项目多次工程延误和成本超支，JWST在2016年进行了重大重新设计，发射时间一再推迟，直到JWST最终使发射成为可能。
20个国家25年的持续投入，数万名科学家的竭诚合作，各种挫折和多次拖延等多种因素，造就了史上最昂贵的太空望远镜，其中JWST的造价逼近100亿美元。
▲ 完全展开的JWST（艺术效果图）。
图片来自：NASA尖端科学烧钱，烧钱也是有原因的。
它包括更大直径的镜片、10纳米级的镜面材料以及网球场大小的遮阳罩。
板子等，其中许多是独一无二的，只是“孤儿”，必须有 % 的准确率。
总之，技术是开创性的，研发是全有或全无的，成本也绝非简单的线性增加。
即使可以发射，JWST也太大了，无法以完整的形式直接发射到太空。
在安装到火箭上发射之前必须将其折叠。
发射后只能在遥远的太空完成各种调整，不允许出现任何差错。
仅在太空中部署遮阳板就花了两周时间。
JWST 观察部件的温度必须保持在40K（-.15℃）以下才能看到微弱的红外光。
遮阳板起到控制温度的作用。
否则，来自观测目标的信号将被望远镜本身、太阳、地球和月球的红外辐射淹没。
▲ 遮阳板在发射前经过地面测试。
图片来自：NASA 展开遮阳板的复杂性在于，每个关节都必须完美执行，然后才能打开遮阳板。
JWST整个身上有多达单点故障，而遮阳板就包含了其中很大一部分。
单点故障是指一旦发生故障，整个项目就会失败。
测试过程中薄膜意外撕裂也是项目延误的一个因素。
主镜的校准也需要花费大量的时间。
JWST的主镜被设计为由18个六边形镜片组成的“蜂窝”可折叠反射镜，这有助于它捕获来自选定目标的大量红外光。
但每个透镜（加上副镜和其他组件）都需要精确调整，以便其中反射的图像与其他镜子匹配并重叠。
▲ 动画制作：YouTube@yaoming 在过去的六个月里，工程师和科学家们一直在仔细调整望远镜的镜面部分并校准其仪器。
现在，JWST终于准备好了一切，开始为人类收集来自遥远星系的光。
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