为什么詹姆斯·韦伯望远镜不能像其他大型望远镜一样在地球上运行?

时间:2022-07-17 21:15:00   作者:
地球的大气层有一个很大的窗口,可以让红外光通过,也可以让热量散发出去。地球是热的,在红外线中发光,这将加热JWST,掩盖微弱的信号,它需要捕捉的噪声。望远镜在地球上或地球附近工作太热了!

如果光学望远镜的镜和管都很热,能发出明显的光,那么它的工作性能会有多好呢?一点都不好。

詹姆斯韦伯望远镜对热辐射非常敏感,以至于望远镜和任何能向它辐射热量的物体都必须冷却到接近绝对零度的工作温度。即使距离地球100万英里,并且地球磁场部分屏蔽了太阳粒子辐射,来自地球的热辐射也会使詹姆斯韦伯望远镜升温。一个网球场大小的5层太阳(和地球)防护罩需要将温度从230华氏度降低到- 388华氏度。捕获数据并将其传输到地球所需的电子设备也必须有热屏蔽。

这是地球大气层的传输。

地球大气层的传输

这对可见光来说并不坏:你可以得到60%以上的可见光。湍流很多,但如果你愿意用自适应光学来纠正大气湍流(天文学家称之为“看见”),你就是黄金。但是如果你对2.7-2.8微米的水带感兴趣呢?你根本看不透大气层。4.2-4.3微米的二氧化碳带呢?运气不好。如果你想在这些波段中成像,你没有选择:你必须到大气层以上。

但是为什么要去拉格朗日点而不是近地轨道呢?这对一些人来说有点难理解,但在近地轨道上有太多的交通,所以有干扰,因为你必须机动避免碎片,敏感的时间曝光被穿过视野的碎片打断,有很多小碎片不断撞击近地轨道上的望远镜反射镜,造成主反射镜的侵蚀。比如缓慢的喷砂。

然后每隔90分钟左右,地球就会到达望远镜和它想要观测的物体之间。在L2位置的交通和碎片少得多。如果你用红外线看,地球和它的大气层实际上是非常明亮的。我们称之为地球之光。在近地轨道上,它挡住了半边天。
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