神爱世人,甚至将他的独生子赐给他们,叫一切信他的,
不至灭亡,反得永生。(约3:16).

韦伯望远镜顺利完成“完全部署”,遮阳板展开曾发生小故障

作者: 李世光 来源:基督时报2022年01月11日 20:58
韦伯折叠起来的样子
韦伯折叠起来的样子
韦伯展开的样子
韦伯展开的样子
韦伯的现在状态
韦伯的现在状态

自去年12月25日圣诞节当天成功发射之后,“韦伯”太空望远镜就开始了向距地球150万公里外的L2拉格朗日点进发的漫漫征程。

而在这个漫长的旅行过程中,“韦伯”太空望远镜除了前进之外也并没有闲着。利用这大把的时光,它开始了复杂的一系列变形。在这场史无前例的在外太空进行的由数百个可移动部件参与的复杂变形当中,几乎任何问题和失误都是致命性的。由于阿丽亚娜-5运载火箭整流罩的空间有限,所以当初设计制造的时候,韦伯就进行了多重折叠,打个比方来说,就像一顶帐篷被收纳在小小的帐篷收纳袋当中一样。而现在,韦伯早就顺利进入了外太空,脱离了阿丽亚娜-5运载火箭,抛弃了整流罩,所以可以安心的进行复杂的变形工作,以便在今年年中投入工作状态。

当地时间1月8日下午1时17分,NASA宣布“韦伯”由18面镜子组成的、直径6.5米的黄金主镜于当日顺利展开。这标志着该望远镜已经完成“完全部署”。但是别高兴的太早,接下来韦伯还有许多的工作要做,在几个月的时间当中,负责微博的科学家们要对微博的光学元件和其他科学仪器进行复杂的校准,待所有校准工作完成以后,韦伯这个人类有史以来最为昂贵的单体航天器就可以投入工作了。

整个“韦伯”望远镜共有 344个单点故障(单点故障(single point of failure,缩写SPOF)是指系统中一点失效,就会让整个系统无法运作的部件,换句话说,单点故障即会整体故障),只要其中任意1个出现问题,都可能让整个系统无法顺利运作,如果同时有2个单点故障出现,就意味着整台望远镜完全无法使用了——要知道,不是每个方面都允许做冗余设计的。

“韦伯”望远镜344个单点故障,70%到75%都在遮阳膜上,它涉及了多达139个释放机构、70个铰链组件、8个展开马达、大约 400 个滑轮和 90 根总长大约四分之一英里的单独电缆。在近两周的部署过程中,仅遮阳板的展开,就花了一周多才完成,超过原计划的时间。期间太阳能电池阵列、遮阳板电机等设备也出现了一些小问题,但最终还是成功解决了。而用于释放遮阳罩并帮助拉紧各层薄膜的电机,它们的实际运行温度,也比原先预期的要高一些,因此NASA的工程师们稍微调整了望远镜的方向,以减少阳光照射,使得电机冷却,降到设计的温度。

事实上,韦伯在地面进行测试的时候就曾经多次出现问题。2018年的一次测试中,它的遮阳薄膜直接被撕裂了。而被撕裂的遮阳薄膜,也是整个“韦伯”望远镜最为复杂的部分,因为它分为5层,由涂有硅和铝的聚酰亚胺薄膜组成,每层都像头发丝一样薄,而每层的长度都有约21.34米,宽14.33米,相当于网球场般大小。在这五层材料的共同作用下,原本太空中照射到韦伯太空望远镜上的超过 200 千瓦功率的太阳能,被减少到仅仅只有零点几瓦,以此保护韦伯免受太阳、地球和月球的红外辐射,帮助韦伯冷却到正常工作所需的零下 223 摄氏度的极低温度。

目前,韦伯150万公里的旅程已经进行了一半,再过两周时间,“韦伯”将抵达它的最终目的地——L2拉格朗日点,然后它还要在晕轮轨道上运行一圈,以适应“当地”的环境,避免“水土不服”,而这一圈需要5,6个月的时间。也就是说,最快到今年6月底或者7月初,我们就可以看到“韦伯”向地球发回它的第一批太空图像了。通过寻找“宇宙大爆炸”初始的那一束光,韦伯将会带我们回到“古老的从前”,让我们看到大约70亿-130亿年前也就是宇宙大爆炸时期的宇宙样貌,帮助我们一窥造物主的造物奥秘。光阴一去不复返,我们无法逆转时间,穿越回从前。但是通过韦伯望远镜,我们却可以接收到宇宙大爆炸初期发出的光线,而光线就是信息,就像一面镜子一样,通过这面创世之初的镜子,我们可以看到尚处于“婴儿期”的宇宙,看到宇宙是如何“出生”,如何“成长”的。人类很有可能因此明白,上帝究竟是如何创造宇宙万物的。

【创1:1】 起初神创造天地。
【创1:2】 地是空虚混沌。渊面黑暗。神的灵运行在水面上。
【创1:3】 神说,要有光,就有了光。
【创1:4】 神看光是好的,就把光暗分开了。
【创1:5】 神称光为昼,称暗为夜。有晚上,有早晨,这是头一日。

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