在天文望遠鏡的發(fā)明之前，我們對恒星的研究早就已經(jīng)開始了。古文明都僅僅用眼睛觀察恒星的行為。現(xiàn)在，雖然我們可以使用天文望遠鏡很久以前，但是迄今為止研制地最好的是剛發(fā)射的韋伯空間望遠鏡。然而這種情況不會持續(xù)太久。
這一情況現(xiàn)已被揭露出來了，并且今天我們要仔細看一下為什么美國宇航局的下一個天文望遠鏡會比詹姆斯?韋伯太空望遠鏡更好。你需要回答一些重大問題嗎？你經(jīng)常好奇嗎？
在歷史上，第一個知名的天文望遠鏡的想法來自于德國-荷蘭眼鏡制造商Hans Lippershey，他嘗試在1608年得到專利權。一年后，著名的天文學家和數(shù)學家伽利略在此設計的基礎上建立了他自己的裝置。伽利略的天文望遠鏡是折射式天文望遠鏡，此望遠鏡用透鏡收集光線并且形成圖像。從那以后，更多人致力于推動望遠鏡的潛在能力。
Isaac Newton爵士在17世紀研制了第一個反射式望遠鏡，他用一面光滑、彎曲的鏡子來代替透鏡去收集光線。牛頓的版本已經(jīng)成為天文學研究的標準。在現(xiàn)代，我們已經(jīng)建造了越來越大的天文望遠鏡以提高功率并且看到更遠的太空，但這個方法有局限性。下一關鍵步驟是在太空中部署天文望遠鏡，這意味著它們將不受大氣干擾。
迄今為止最著名的是1990年發(fā)射的哈勃太空望遠鏡。幾十年來，它傳回一些令人難以置信的圖像，讓我們可以看到宇宙深處。然而，盡管哈勃望遠鏡還在運行中，但它更強大的繼任者詹姆斯?韋伯太空望遠鏡于2021年12月發(fā)射升空。
詹姆斯?韋伯太空望遠鏡是有史以來建造的規(guī)模最大、最有影響力的太空望遠鏡，它有一個直徑為6.5米的鍍金主鏡，它的相機和光譜儀使它能在比哈勃望遠鏡更低的頻率范圍內(nèi)觀察宇宙，并且這個鍍金主鏡能提供紅外反射率。一個微型快門機制可以使得韋伯望遠鏡同時形成100個實物。而這個望遠鏡還有一個網(wǎng)球場大小的遮陽板以保持周圍溫度足夠低，進而使得設備正常運轉(zhuǎn)。
在實際應用中，望遠鏡的鏡面和和遮陽罩太大了，發(fā)射時必須折疊起來，在太空中它們只展開過一次，且展開過程復雜，每次都需要數(shù)天時間。韋伯望遠鏡現(xiàn)已全面投入運行，并拍攝了目前清晰度最高的宇宙圖像。然而，韋伯望遠鏡仍難以滿足未來望遠鏡的需求。目前，最受期待的“下一個望遠鏡”是有“哈勃之母”綽號的南希?格雷斯?羅馬太空望遠鏡，該望遠鏡是以美國宇航局第一位女性高管的名字命名。
它最初被命名為廣域紅外巡天望遠鏡……“哈勃之母”目前仍設計建造中，預計將于 2027 年發(fā)射?！肮浮彪m然在某些方面與韋伯望遠鏡相同，但將擁有一些不同的使用功能和目標。韋伯望遠鏡只能在較小的范圍內(nèi)拍攝高清圖像，“哈勃之母”將有更廣闊的視野，能夠拍攝大規(guī)模、一覽無遺的宇宙照片，但其分辨率會有些許的下降。“哈勃之母”在捕捉到更大的宇宙圖像后，有助于進一步研究暗物質(zhì)和暗能量的本質(zhì)等方面的內(nèi)容，這將會是近代歷史上最偉大的科學發(fā)現(xiàn)之一。
“哈勃之母”還將配備了日冕儀用來直接成像和表征系外行星。這為未來的天文臺在其他恒星系統(tǒng)中拍攝更清晰的類地系外行星圖像奠定基礎——這也是尋找其他可能存在生命地點的重要一步。哈勃太空望遠鏡的設計也擁有了類似的功能，其拍攝的許多照片都對天文學產(chǎn)生了巨大的影響。
即使“哈勃之母”投入使用，哈勃望遠鏡也不會是多余的。它仍然是唯一設計用于拍攝紫外光譜圖像的望遠鏡……因此，它將與所有其他天文設備一起繼續(xù)對宇宙進行觀察拍攝。但是，“哈勃之母”觀察整個宇宙的能力將是其他望遠鏡所不能企及的，它能夠捕獲比哈勃望遠鏡大 300 倍、比韋伯望遠鏡寬許多倍的視野，為研究人員帶來觀察整個銀河系的機會。
就目前情況而言，僅僅執(zhí)行五年的任務之后，羅曼空間望遠鏡預計觀測的區(qū)域?qū)⑹菍⑹枪h鏡過去30年中觀測的太空區(qū)域的50倍。與此同時，由于韋伯望遠鏡是為精密成像而構建的，因此在這項超級映射任務中，即使它也無法與羅曼競爭。這也就意味著在約五年后羅曼號的發(fā)射，NASA（美國宇航局）將迎來太空探索的新時代。
它將帶回閃閃發(fā)光的宇宙全景圖，使天文學家能夠獲得數(shù)千，數(shù)百萬甚至數(shù)十億顆恒星的更多的背景信息。羅曼將用于研究某些恒星與其他恒星不同的基本環(huán)境因素。并將以全新的細節(jié)呈現(xiàn)宇宙的拼圖。然而，真正令人興奮的是，當哈勃，韋伯和羅曼這三者結合而可能取得的成就。這些望遠鏡將同時從三個不同的視角和多個不同的波長研究無窮無盡的物體。
研究這些數(shù)據(jù)的科學家們、太空機構和組織能夠比此前任何一代都有更多的宇宙空間成像來欣賞。最終，韋伯仍將繼續(xù)成為有史以來最大，最強的太空望遠鏡。
仍將繼續(xù)成為有史以來最大，最強的太空望遠鏡……但羅曼將以另一種方式對事物進行觀測，它將會捕捉到盡可能廣泛的視野。而哈勃則會成為兩者關聯(lián)的橋梁，它是現(xiàn)代天文學富有經(jīng)驗的旗手。至于接下來會發(fā)生什么呢？這很難說……但近期的技術也有可能在不久的將來使韋伯和羅曼黯然失色。在接下來的數(shù)十年里，方法論的進步和開發(fā)技術的創(chuàng)新可能會將宇宙成像方法帶入一個新時代。
例如，斯坦福大學天體物理學家亞歷山大?馬杜羅維茨和布魯斯?麥金托什提出的一種新型望遠鏡——太陽引力透鏡，是利用太陽的引力對穿越它的光具有放大效應，使望遠鏡可以非常詳細地觀察太陽背面的物體。這項創(chuàng)新甚至可能使我們觀測到的天文物體比目前使用的任何天文望遠鏡都清晰1000倍。
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