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為了了解宇宙將如何結(jié)束,我們必須知道到目前為止發(fā)生了什么。這只是一個(gè)神秘的美國宇航局即將推出的寬視場紅外探測望遠(yuǎn)鏡(WFIRST)任務(wù)將探索遙遠(yuǎn)的宇宙。太空船的巨型相機(jī),廣域儀器(WFI),將是這次探索的基礎(chǔ)。
WFI剛剛通過了初步設(shè)計(jì)審查,這是該任務(wù)的一個(gè)重要里程碑。這意味著WFI成功地滿足了設(shè)計(jì),進(jìn)度和預(yù)算要求,以進(jìn)入下一個(gè)開發(fā)階段,團(tuán)隊(duì)將開始詳細(xì)設(shè)計(jì)和制造飛行硬件。
“這是一次出色的初步設(shè)計(jì)審查,提供了該團(tuán)隊(duì)在短時(shí)間內(nèi)完成的大量工程的快照,”美國宇航局位于馬里蘭州格林貝爾特的戈達(dá)德太空飛行中心的WFIRST項(xiàng)目經(jīng)理Jamie Dunn說。“WFI團(tuán)隊(duì)正朝著為美國宇航局下一個(gè)偉大天文臺建造世界級儀器的道路前進(jìn)。”
“初步設(shè)計(jì)審查是任務(wù)中至關(guān)重要的一步,因?yàn)樗捎昧斯こ淘O(shè)計(jì)理念,并根據(jù)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行評估,以確保它們按計(jì)劃執(zhí)行,”戈達(dá)德的WFI儀器經(jīng)理Mary Walker說。“這是我們找到調(diào)整所需內(nèi)容的地方,因此WFIRST可以進(jìn)入其旅程的下一階段。”
工程師將把評審結(jié)果提供給下一次設(shè)計(jì)迭代,為儀器準(zhǔn)備更嚴(yán)格的測試 - 目前計(jì)劃于2020年6月進(jìn)行的關(guān)鍵設(shè)計(jì)評審。這將涉及WFI工程測試單元在模擬空間環(huán)境中的數(shù)據(jù),包括在低溫下測試。
WFIRST是下一代太空望遠(yuǎn)鏡,它將探測月球軌道以外的紅外宇宙。它的兩個(gè)儀器是一個(gè)名為coronagraph的技術(shù)演示和WFI。WFI具有與哈勃相同的角分辨率,但視野的100倍。它收集的數(shù)據(jù)將使科學(xué)家能夠發(fā)現(xiàn)有關(guān)其他恒星周圍行星系統(tǒng)的新的和獨(dú)特的詳細(xì)信息。WFI還將繪制物質(zhì)在整個(gè)宇宙中的結(jié)構(gòu)和分布情況,最終應(yīng)該讓科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)宇宙的命運(yùn)。
WFI旨在探測來自宇宙的微弱紅外光。在比人眼可以檢測到的更長的波長處觀察到紅外光。宇宙的膨脹會(huì)拉伸遙遠(yuǎn)星系發(fā)出的光,使可見光或紫外光在到達(dá)我們時(shí)呈紅外線。這樣的遙遠(yuǎn)星系難以從地面觀察,因?yàn)榈厍虻拇髿庾钃趿艘恍┘t外波長,而高層大氣發(fā)出的光線足以讓來自這些遙遠(yuǎn)星系的光線不堪重負(fù)。通過進(jìn)入太空并使用哈勃望遠(yuǎn)鏡,WFI將足夠靈敏,能夠探測到比以往任何望遠(yuǎn)鏡更遠(yuǎn)的紅外光。這將有助于科學(xué)家捕捉到一個(gè)新的宇宙觀,可以幫助解決一些最大的謎團(tuán),
“我們將試圖發(fā)現(xiàn)宇宙的命運(yùn),”戈達(dá)德的WFIRST項(xiàng)目科學(xué)家Jeff Kruk說。“宇宙的膨脹正在加速,寬場儀器將幫助我們解決的一個(gè)問題是加速度是在增加還是減慢。”
這種加速的一個(gè)可能的解釋是暗能量,這是一種無法解釋的現(xiàn)象,目前占宇宙總內(nèi)容的68%左右,隨著宇宙的演變可能會(huì)發(fā)生變化。另一種可能性是,這種明顯的宇宙加速度指向了愛因斯坦相對論在宇宙大片區(qū)間的相對論。
WFI將通過稱為弱引力透鏡的現(xiàn)象測量數(shù)億個(gè)遙遠(yuǎn)星系中的物質(zhì)來測試這些想法。諸如星系和星系團(tuán)之類的大型物體使時(shí)空彎曲,彎曲通過附近的光所經(jīng)過的路徑。這創(chuàng)造了一個(gè)扭曲的,放大的視圖,背后是遠(yuǎn)處的星系。觀察那些遙遠(yuǎn)的星系將展示整個(gè)宇宙和時(shí)間的物質(zhì)結(jié)構(gòu)。
WFIRST將進(jìn)行的所有天文調(diào)查都依賴于WFI。使用WFI和coronagraph進(jìn)行高精度測量需要非常穩(wěn)定的光學(xué)結(jié)構(gòu)。為了進(jìn)一步確保穩(wěn)定性,WFIRST將圍繞第二個(gè)太陽 - 地球拉格朗日點(diǎn)或L2進(jìn)行軌道運(yùn)行。在離地球930,000英里(150萬公里)的這個(gè)特殊位置,重力平衡,以保持物體在穩(wěn)定的軌道上,幾乎沒有任何幫助。在WFI收集的大部分?jǐn)?shù)據(jù)中,L2的天文臺的熱穩(wěn)定性將比Hubble提高十倍。對于像哈勃望遠(yuǎn)鏡這樣的低地球軌道觀測站來說,這種穩(wěn)定性是不切實(shí)際的。
憑借其廣闊的視野,WFI將在每張圖像中提供豐富的信息。這將大大減少收集數(shù)據(jù)所需的時(shí)間,使科學(xué)家能夠進(jìn)行本來不切實(shí)際的研究。
“你可以用哈勃做大部分的WFIRST科學(xué),但可能需要一千年,”克魯克說。“我們不想等那么久。”
隨著WFI初步設(shè)計(jì)審查的成功完成,WFIRST任務(wù)的目標(biāo)是計(jì)劃在2020年中期啟動(dòng)。由于WFI廣泛的視野和精確光學(xué)領(lǐng)域,科學(xué)家很快將能夠探索宇宙中的一些最大的奧秘。
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