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韦布望远镜撞击事件敲响警钟

 作者:文乐乐 来源:中国科学报 发布时间:2022/7/12 9:37:41 字体大小:

本报讯 美国宇航局(NASA)的詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)将于7月12日发布第一批科学图像。与此同时,工程师正在密切关注一种小型但具有潜在影响的威胁:微流星体。科学家预计,在预期的20年“生命周期”中,JWST不可避免将被这些微小的太空尘埃击中,而今年5月的一次相对较大的撞击使他们重新评估了JWST被撞击的频率。

JWST位于距离地球150万公里的深空,通过一面6.5米宽的主镜(有史以来发射到太空的最大主镜)“凝视”宇宙。虽然这面主镜使JWST拥有强大性能,但大尺寸也使JWST容易受到快速移动的尘埃粒子的撞击。JWST于2021年12月25日发射,到目前为止,它已被5个小型微流星体击中。微流星体的大小未知,但研究人员推断第五个微流星体比前4个大,并且比他们预计的要大。

20年前,在JWST的设计阶段,工程师就知道它会定期受到微流星体的撞击。与哈勃空间望远镜的镜子不同,JWST的镀金铍镜完全暴露在太空环境中。因此,设计时,工程师向镜面样本发射高速粒子,以观察高速粒子会在镜面上产生什么样的凹坑,并计算在JWST的预定位置可能会有多少尘埃粒子。

工程师估计,JWST每月大约能承受一次强度会让镜子受损的撞击,但他们认为值得冒险。他们计算出,撞击坑会随着时间的推移而累积,10年后,这些凹坑只会覆盖主镜面积的0.1%。如果主镜部分受损,JWST仍然可以工作。

微流星体由小行星和其他行星体碰撞产生。这些粒子通常只有几十微米(相当于沙粒大小),但也可能有一辆公共汽车那么大。太阳的引力将粒子拉向它,所以这些粒子通常从太阳系外部区域飞向内部区域。

即使是微小的粒子,当它们以一颗高速子弹的速度飞行时,也会对航天器造成物理损伤。例如,国际空间站上就布满了微流星体留下的小孔。

5月下旬微流星体撞击对JWST造成的影响引起了关注。JWST首席系统工程师Mike Menzel在新闻发布会上说:“过去几周我一直在回答关于微流星体的问题。这次撞击在JWST主镜的一个部分造成了一个微小的变形。”不过,由于JWST镜子的位置可以精确调整,工程师能通过调整受影响的部分来抵消一部分图像退化。NASA表示,该望远镜的表现仍远超预期。

美国科罗拉多大学博尔德分校等离子体物理学家David Malaspina指出,大的微流星体比小的粒子要罕见得多,所以JWST很可能只是运气不好,在其“生命早期”遇到了大的流星体。

与此同时,JWST的工程师正在重新审视撞击率估计值。他们还在关注流星雨,其尘埃撞击风险为5%,相比之下,太阳系背景尘埃流动造成的随机或“零星”撞击风险为95%。

NASA流星体环境办公室主任Bill Cooke团队现在正在为JWST团队生成定制的流星雨预报,以便让研究人员知道JWST何时将穿过一股巨大的尘埃流,并重新调整仪器的方向,防止尘埃粒子撞击镜面。(文乐乐)

信源地址:/html/shownews.aspx          
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