韦布太空望远镜永久受损

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原作：Elizabeth Howell

翻译：王延昕

校对：姜力萌

排版：刘斯媛

后台：朱宸宇

https://www.space.com/james-webb-space-telescope-micrometeoroid-damage

上周韦布太空望远镜刚发布了五张震惊天文界的美图，谁曾想美图的背后却暗藏着辛酸，本周我们获悉韦布主镜局部遭受了永久损坏。NASA表示本次事件“超出发射前对损伤之预期”，而对于今后太空微流星体对韦布的寿命到底会产生多大的影响，NASA无法确定。

这张图清晰地显示了损伤部位。左边是发射前地面测试的理想状态图，而右边是韦布太空望远镜在2022年6月21日的状态，此前刚发生了一次意想不到 的大微流星体撞击事件。（图片来源：NASA/STScI）

一块小小的太空岩石已被证明对NASA新近投入使用的韦布太空望远镜产生重大影响！

美国宇航局在六月份披露了此次微流星体撞击事件细节：在今年5月22日至24日间，有一颗微流星体撞到詹姆斯·韦布太空望远镜18面六边形金色镜子中的一面。NASA表明这些碎片比发射前为估测相应损失而建模时所考虑的要大。7月12日由来自美国宇航局、欧洲航天局和加拿大航天局的200多名科研人员共同发布了一份名为《从调试表征JWST的科学性能》（Characterization Of JWST Science Performance From Commissioning）的长篇报告（报告链接：

https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2207/2207.05632.pdf ）。负责此任务的科学家们在报告中提供了一幅韦布运行六个月前后的镜面状态对比图像，使人们认识到了此次撞击的严重性。令人稍感宽慰的是，科学家们认为此次撞击对韦布的整体影响不大。该报告同时概述了工程师们为评估微流星体对韦布的长期影响而进行的调查和建模。

根据燃料使用情况，韦布望远镜预期应能在太空中持续运作20年。但科学家不确定微流星体的撞击会对其正常运行产生多大的影响。

微流星体是太空运作中的已知危险，对科学家来说面对它们的威胁绝不是什么新鲜事。长年运行的国际空间站和哈勃太空望远镜也会偶尔遭受太空岩石的撞击，但它们至今仍在运行。然而，韦布在离地球150万公里之外的拉格朗日2号点的轨道上所遭遇到的撞击可能会大大改变总体风险管理。

韦布的工程师最初在校准（或波前传感）阶段的调试期间检测到主反射镜上的变形，而在校准阶段中需要将18面六边形反射镜置于捕获光线的最佳位置。

报告指出，前六次撞击与发射前的预期频率相符，即大约每月一次。此外，一些由此产生的变形可以通过镜像重新对准来纠正。但该报告同时指出，这六次撞击之一的严重程度引起了更多的关注，它使被称为C3的子镜像场产生重大瑕疵。报告指出，五月下旬的这次撞击“导致该子镜的综合表现发生了重大的无法纠正的变化”。

韦布主镜上各六边形子镜的分布（图源：NASA/Stsci)

然而，工程师们认为即便在这种情况下，该子镜的受损对任务的总体影响依旧很小，因为只有一小部分区域受到影响，其他17面子镜成像依然无瑕，工程师能够重新对齐韦布的子镜以消除大部分损伤带来的影响。

通过詹姆斯·韦布太空望远镜的NIRCam仪器2.12微米滤光片看到的木星及其卫星木卫二（左）。（图片来源：NASA，ESA，CSA，以及B. Holler和J. Stansberry（STScI））

工程师们仍在对此类事件发生的频率进行建模。“目前尚不清楚2022年5月对C3段的撞击是否是一个罕见的事件，”该团队写道。这里的“罕见”指韦布有可能碰巧遇到了统计学上本应每隔几年才会遇到一次的高能撞击，至少从统计学意义上理应如此。

又或者，可能是韦布“比发射前建模预测更容易受到微流星体的损害”。目前建模正在进行中，用以估计微流星体的危险种群并找出补救措施，例如限制韦布的指向方向。

该团队认为，一种补救措施可能是最大限度地减少韦布直接指向其轨道运行方向的时间，从统计学上讲，此时遇到的微流星体具有更高的速率和能量。

科学家们根据主镜使星光变形的程度来评估其性能的，然后使用所谓的波前误差均方根进行测量。在受损前C3段的波前误差为56nm rms（纳米均方根），这与其他17个子镜的误差一致。

然而在撞击后，C3段的误差猛增到258nm rms，但对整个镜像段的重新对齐将整体影响降低到仅59 nm rms。目前，该团队认为韦布的对准完全在性能限制范围内，因为重新对齐的镜像段仅比以前的最佳波前误差均方根值高出约5-10 nm rms。

目前，工程师们正在密切关注未来潜在的能产生尘埃的事件，例如在2023年和2024年韦布预计将飞越哈雷彗星留下的颗粒带。NASA的流星体环境办公室正在模拟与哈雷相关的韦布撞击风险。NASA的高官在最近的媒体吹风会上强调，来自微流星体的威胁问题得到了他们的全力关注。毕竟，韦布耗资超过100亿美元啊~~~

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责任编辑：王延昕

牧夫新媒体编辑部

『天文湿刻』 牧夫出品

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2022年7月11日，星期一，乔·拜登总统在华盛顿预览了NASA詹姆斯·韦布太空望远镜拍摄的第一张全彩图像，这是历史上红外宇宙的最高分辨率图像。

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