世界首個摺疊發射望遠鏡完成主鏡拼裝

文章來源：科技日報

近日，剛剛在美國戈達德航天飛行中心完成主鏡拼裝的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)成為關注熱點。2018年，它將進入太空，成為第一個摺疊發射、在軌拼裝的望遠鏡。人們關心，在發射期間摺疊的鏡片、遮陽板能否順利展開？對此，國家天文台研究員平勁松表示，擔心這些問題還為時過早。

JWST被很多人稱為哈勃望遠鏡的繼任者，其鏡面直徑達6.5米，接近哈勃望遠鏡的3倍。中國科學院南京天文光學技術研究所副研究員白華解釋，JWST的主要科學目標之一是宇宙早期形成的第一批恆星和星系，因此需要更加強大的集光能力來探測暗弱天體。而且望遠鏡的分辨率由它工作的波段和鏡面直徑共同決定。“為了達到相同的衍射極限分辨率，望遠鏡工作的波段波長越長，所需要的鏡面大小就越大。”白華，JWST在波長較長的紅外波段工作，因此較大的鏡面直徑才能實現較高分辨率。

為了匹配發射倉的大小，JWST主鏡在發射時將被摺疊，進入太空后再展開，運用主動光學技術形成最后所需形狀的主鏡。平勁松介紹，鏡面拼接和主動光學技術並不是新技術。“望遠鏡鏡面在重力作用下會發生形變，通常在使用一段時間后科研人員便會對鏡面的形狀進行矯正，具體做法是在鏡面上施加大小不等的外力，這便是所謂的主動光學技術。” 他，如今地面上大部分新建的望遠鏡都已應用主動光學技術。鏡面拼接技術則是為了突破製造大面積鏡面的技術極限。

目前，我國LAMOST望遠鏡、上海65米口徑射電望遠鏡，以及在建的500米口徑FAST射電望遠鏡都運用了該技術。“這兩種技術在地面望遠鏡上的運用已經很成熟，只是在太空中的運用略有不同。”平勁松指出，太空中望遠鏡處於失重狀態，主動光學的調整對象不是望遠鏡的重力形變，而主要是運動形變和熱形變，調整模型會有所不同。在拼接鏡面時，參考系不再是地面，而是望遠鏡的基座，操作會有所不同。

同樣因為面積太大而必須摺疊的還有遮陽板。熱源對於紅外波段信息會有很大幹擾。為防止來自太陽、地球甚至月亮的熱量干擾，科學家為JWST配備了大小接近網球場、一共分為5層的遮陽板。美國諾斯羅普·格魯曼公司JWST項目經理馬丁·莫罕：“這就好像給皮膚上涂了一層防曬指數為120萬的防曬油。在這一關鍵技術出現之前，各種防熱材料在反射太陽光的同時，都會因此被加熱。”

對於進入太空后遮陽板能否順利展開的疑慮，平勁松表示，發射升空前會進行充分的遮陽板展開實驗。而且JWST的遮陽板一共有5層，發射時共摺疊12次，全部展開能有效保障觀測效果，但在出現故障的情況下，只要一半面積望遠鏡就能工作。“距離發射還有2年時間，可以進行大量測試和調試，現在擔心鏡面能否正確拼裝、遮陽板能否順利展開似乎為時過早。”他。