网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

八大观测神器,中国占几个?| 地球知识局

0
分享至



NO.2579-观测宇宙神器

文字:行星不发光

校稿:辜汉膺 / 编辑:蛾

航天之父康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基说过:“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮里。”

人类在地球上已经生活了600万年,我们的摇篮也一点点扩大,从一个聚落、一片大陆到整个星球。但和浩瀚的星辰大海相比,又如此的渺小。

从远在拉格朗日点的詹姆斯·韦伯望远镜,到藏在贵州深山里的中国天眼。为了准确、全面地观测宇宙,人类一直在不断改进望远镜。

本文将简要盘点一下目前仍在运行的宇宙观测神器



哈勃天文望远镜
(Hubble Space Telescope,HST)

哈勃天文望远镜于1990年4月24日发射升空,并运行至今。其轨道位置为低地球轨道,目前位于地表上方535公里处。

哈勃锁定目标非常准,相当于能把激光准确照射在320公里外的硬币上。哈勃可全天区范围观测,可观测波段为可见光波段和紫外波段。

以“星系天文学之父”埃德温·哈勃为名

(图:wikipedia)▼



哈勃主要的科学发现和科研产出有:

1.测量了宇宙中不同天体的距离,对于建立宇宙距离尺度非常重要;

2.观测到了宇宙的膨胀速度正在加速,为研究暗能量的存在和性质提供了证据;

3.观测到了远古星系的形成演化过程,为研究宇宙早期提供了宝贵数据;

4.通过观测星系和星团的引力透镜效应,发现了暗物质的存在;

5.观测到许多星系中心存在超大质量黑洞

6.观测了宇宙背景辐射;

7.发现了柯伊伯带中的天体和观测了外太阳系行星和其卫星;

8.观测到许多系外行星,发现了一些类地行星。

9.通过观测星云和年轻恒星,深入了解了恒星的形成过程。

迄今为止,哈勃望远镜已经进行了超过150万次观测,总存档数据超过340TB,天文学家使用哈勃数据发表了19000多篇科学论文。

多年来,哈勃望远镜拍摄的佳作不少

比如,这张2014年版“创生之柱”▼



再比如,Westerlund 2,绚烂如烟火▼



詹姆斯·韦伯空间望远镜
(James Webb Space Telescope, JWST)

韦伯空间望远镜原计划于2007年发射,但一直推迟到2021年12月25日。它是NASA、欧洲太空总署(ESA)和加拿大航天局(CSA)的合作项目

韦伯空间望远镜,长这样(底图:wiki)▼



其轨道位置为日地系统的拉格朗日L2点,距离地球至少150万公里,L2点可以保持背向太阳和地球的方位,易于校准和保护,而且在远离太阳的一侧,所以有利于红外观测。

韦伯的特长在红外观测,它能够看到更多,更老的恒星和星系。但L2轨道是不稳定的,需要动力维持望远镜姿态和位置,目前韦伯携带的推进剂足够使用10年,所以它的任务目标时间就是10年。

测试中的韦伯主镜,科幻感爆棚(图:wiki)▼



韦伯的主要科学目标是:

1.主要的任务是观测今天可见与宇宙的初期状态

2.寻找宇宙大爆炸后形成的第一批恒星和星系的光;

3.研究星系的形成演化

4.研究恒星形成,行星系统的演化过程和生命的起源。

韦伯空间望远镜的发现包括但不限于首次直接拍摄系外行星、发现有史以来最遥远的星系、详细观测了系外行星的大气层和星系碰撞时的恒星形成等,其中还包括前不久拍摄到的一个问号形物体,引起了人们的极大关注。

韦伯望远镜拍摄的船底座星云部分图像

横屏,图:NASA's JWST)▼



韦伯望远镜2022年拍摄的南环星云

犹如一块嵌在黑色丝绒上的蓝宝石

(图:NASA's JWST)▼



盖亚任务
(Gaia)

盖亚任务是欧洲太空总署的太空望远镜,致力于绘制一张精确的银河系三维星图。该任务于2013年12月19日发射升空,运行至今,正在观测银河系内外近20亿个星体。其轨道位于日地系统的拉格朗日L2点。

Gaia任务包含两个望远镜,它们以固定的广角进行观测,对观测范围内的每个天体平均观测70次,时长持续5年。观测波段为可见光。

工作中的盖亚,想象图(图:wiki)▼



Gaia的主要科学产出有:

1.测量我们太阳系的加速度;

2.改进近地小行星的轨道;

3.改进恒星掩星阴影轨道预测;

4.发现了更多的稀有恒星、超高速恒星、新小行星和系外行星,揭示了太空中的气态结构;

5.揭示银河系在早期(大约在100亿年前)可能与另一个大星系并合后形成;

6.推测银河系“厚盘”部分在130亿年前开始形成,距离大爆炸仅8亿年;

7.白矮星随着内部的冷却,会变成固体球体。

在Gaia观测到的天体中,超过99.9%的天体从未被精确测量过距离。预计盖亚任务结束时,存档数据将超过1PB。

使用盖亚第三阶段资料绘制的四张图

(图:ESA / Gaia / DPAC)▼



“悟空”暗物质粒子探测卫星
(Dark Matter Particle Explorer, DAMPE)

暗物质粒子探测卫星是我国第一个空间天文探测器,命名为“悟空”。由中科院紫金山天文台主导,于2015年12月17日发射。

悟空号的轨道类型为太阳同步轨道,轨道高度约为500公里。原计划运行寿命为3年,但自从2015年发射后,至今仍在服役,而且工作状态良好。悟空号共计搭载了四种不同的有效载荷,结构如下图。

悟空号卫星的科学载荷结构示意图

(底图:紫金山天文台)▼



其主要科学目标是暗物质间接探测,次要目标是寻找宇宙射线的起源和伽马射线天体物理研究,主要科学产出有:

1.2017年,首次在1.5TeV处观测到了明显超出的峰值;

2.给出了从40 GeV到100 GeV能段的宇宙线质子精确能谱测量结果,发布了25 GeV和4.6 TeV之间正电子光谱的精确测量结果;

3.“悟空”号卫星530天的运行共计记录到28亿个宇宙线粒子, 科学家从中筛选出了约150万个高能量的电子, 测量出了这些电子的能谱分布。揭示出电子能谱存在的一处拐折和一处可能的尖峰结构;

4.记录到明显增强的伽马射线爆发现象,这一爆发在12月16日达到了峰值;

5.测量得到的两个最亮脉冲星的伽马周期在1GeV-100GeV的能量范围;

6.揭示了电子和正电子的通量出人意料的形状。

悟空号在暗物质间接探测方面,具有较强的国际竞争力。

宽视场红外巡天探测卫星
(Wide-field Infrared Survey Explorer, WISE)

WISE是NASA在2009年发射的空间红外望远镜,运行期间共对约158000颗小行星进行了观测,其中包括约34000颗新发现的小行星。

该望远镜的四个工作波长分别为3.4,4.6,12和22微米,分别记为W1,W2,W3和W4。到2011年2月,固态氢全部耗尽,望远镜进入休眠状态

2010年,WISE拍摄的C/2007 Q3

(图:wikipedia)▼



WISE拍摄的图像(图:NASA)▼



2013年8月,WISE被唤醒,继续使用W1和W2波段进行巡天观测,并更名为NEOWISE,用于探测近地小天体。

截止2022年4月,NEOWISE共对40700个太阳系天体进行了超过120万次红外测量,包括1380颗近地小行星和246颗彗星,其中发现了347颗潜在危险小行星和34颗彗星。

NEOWISE位于太阳同步轨道,距离地表525公里,主要任务包括:

1.搜索近地小行星,为地球撞击威胁评估提供数据;2.观测彗星3.研究小行星族群;4.测量小行星的大小分布和反照率。

C/2020 F3,于2020年被NEOWISE发现

(图:wikipedia)▼



凌日系外行星巡天卫星
(Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS)

系外行星凌星巡天卫星是一颗由NASA开发,专门用于探测系外行星的望远镜,又被称为“苔丝”。

TESS的轨道位于高地球轨道,为高椭圆轨道,其偏心率为0.55,近地点和远地点的距离分别约为10.8 万公里和37.3万公里。该轨道可以获得天空南北半球的无遮图像。

TESS绕地球运行,想象图

(图:shutterstock)▼



TESS于2018年4月18日发射升空,预设的主要任务为2年,至今仍在运行。截止2023年8月,TESS发现了373颗已确认的系外行星。

TESS,启程(图:wiki)▼



中国巡天空间望远镜
(China Space Station Telescope, CSST)

CSST将是中国第一个光学空间巡天望远镜,它于2013年11月立项,预计在2024年发射,将在400公里高的轨道上运行。这意味着CSST具备在轨维护升级的能力。

CSST兼具大视场和高像质的优异性能,是哈勃视场的300倍。CSST的计划运行期为10年,将对17500平方度的天区进行多波段成像和无缝光谱观测,并对遴选的天体或天区开展精细观测研究,以获取数十亿恒星与星系的测光数据和数亿条光谱,并通过直接成像搜寻和研究太阳系外行星。

中国巡天空间望远镜概念图

(图:bao.ac.cn/csst/)▼



CSST的主要科学目标有:

1.对宇宙加速膨胀、暗能量、暗物质、星系成团性和宇宙大尺度结构的研究;

2.星系和活动星系核,包括高红移星系和超大质量黑洞;

3.恒星活动、形成和演化;

4.系外行星、原行星盘和太阳系天体观测研究;

5.暂现源/变源和重要天文事件响应,例如引力波搜寻、高红移伽马射线暴和快速射电暴等。

“中国天眼”500米口径球面射电望远镜
(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)

“中国天眼”是目前世界上第一大的球面射电望远镜。项目早在1994年就被提出并开始进行预研工作。到2020年1月11日通过验收,正式开始运行。

“中国天眼”宛如玉盘(图:共生地球)▼



因为天体目标在运动,所以中国天眼在跟踪观测时,抛物面要一直不停地跟踪变化。于是,反射面不断变形,悬挂在钢索上馈源也要进行相应的运动。

为了支持这一功能,中国科学家将4450块三角形主动反射面安装在球形的大网兜内表层,大网兜的2225个节点形成了4450个三角形区域,每个节点上有斜拉的钢索,连接到地面,钢索下面有液压促动器往下拽钢索,每一个节点都可以双向运动。通过联合控制,精确调节每个节点的运动距离,就可以使得球面变形成抛物面,实现变形。

功能强大(底图:壹图网)▼



其科学目标有:

1.大规模中性氢的巡天调查,绘制宇宙早期图像;

2.建立脉冲星计时阵,参与未来脉冲星自主导航和引力波探测;

3.主导国际甚长基线干涉测量网,探测天体的超精细结构;

4.检测星际通信讯号,参与地外文明搜索。

它是搜寻脉冲星的利器(图:图虫创意)▼



上述神器是当前最为引人瞩目的天文观测设备,为天文学家们带来了丰富的科学产出。中国在某些方面处于国际前沿地位,例如在暗物质探测和射电望远镜领域取得了显著进展。而在光和热红外波段,与国际先进水平仍存在较大差距

随着天文学的发展,未来将需要更大口径的空间望远镜来捕捉更多微弱天体的光线。目前已经出现了一些针对未来空间望远镜的设计概念,例如大口径先进技术空间望远镜和单孔径远红外天文观测望远镜。这些观测神器将极大地提高人类对宇宙的认知。

参考资料:

1.https://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=56176;

2.https://fast.bao.ac.cn/;

3.https://zh.wikipedia.org;

4.https://exoplanets.nasa.gov/tess/

5.https://www.cas.cn/zt/kjzt/awzlztcwxgc/awztcwxzxjz/201512/t20151217_4498617.shtml;

6.https://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/main/index.htm;

7.https://www.jwst.nasa.gov/;

8.https://solarsystem.nasa.gov/missions/gaia/in-depth/;

9.http://pmo.cas.cn/dampe/

*本文内容为作者提供,不代表地球知识局立场

声明:个人原创,仅供参考

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
《庆余年》:大宗师之下皆蝼蚁,七个大宗师实力应该如何排名?

《庆余年》:大宗师之下皆蝼蚁,七个大宗师实力应该如何排名?

娱记掌门
2024-06-13 02:26:49
王毅赴俄没坐国航,中方的顾虑,俄罗斯理解了,普京看破美国心思

王毅赴俄没坐国航,中方的顾虑,俄罗斯理解了,普京看破美国心思

说天说地说实事
2024-06-12 06:16:43
太乱了!孩妈居然和慎捷撞时间线了!孙一宁和王思聪买儿童用品?

太乱了!孩妈居然和慎捷撞时间线了!孙一宁和王思聪买儿童用品?

综艺拼盘汇
2024-06-12 21:40:07
详细论证,毛东东是否真的考了650分?

详细论证,毛东东是否真的考了650分?

一枚小吏
2024-06-12 13:32:43
龙舟赛场上的意外事件!湖南62斤青鱼被一桨打晕,成众人盘中的菜

龙舟赛场上的意外事件!湖南62斤青鱼被一桨打晕,成众人盘中的菜

林子说事
2024-06-12 17:17:13
张兰要让具俊晔无家可归,大S罕见示弱,为自己的冲动买单

张兰要让具俊晔无家可归,大S罕见示弱,为自己的冲动买单

娱贝勒
2024-06-12 17:59:30
真相大白!王大雷怒喷方昊反转,方昊深夜23点摊牌,球迷骂错他了

真相大白!王大雷怒喷方昊反转,方昊深夜23点摊牌,球迷骂错他了

刺头体育
2024-06-12 20:13:39
拿下NBA合同!唉,曾凡博!让步行者等了整整2年……

拿下NBA合同!唉,曾凡博!让步行者等了整整2年……

篮球实战宝典
2024-06-12 17:40:18
女生会接受一个性能力不好的男朋友吗?评论区的回答惊呆上万读者

女生会接受一个性能力不好的男朋友吗?评论区的回答惊呆上万读者

社会潜伏者
2024-05-13 01:15:15
已确认:坠机8人全部身亡

已确认:坠机8人全部身亡

鲁中晨报
2024-06-12 10:31:03
男友借住我家,我回家时家里住满了人,婆婆更是杀我狗给嫂子炖汤

男友借住我家,我回家时家里住满了人,婆婆更是杀我狗给嫂子炖汤

点读故事会
2024-05-29 17:36:22
哪来的妖孽?广州惊现“外国女人鸳鸯戏水”!保安拿鱼网尴尬驱赶

哪来的妖孽?广州惊现“外国女人鸳鸯戏水”!保安拿鱼网尴尬驱赶

影视解说阿相
2024-06-13 01:19:18
胡歌今日访台交流真会说:我们不分彼此,我是既便宜又好用的演员

胡歌今日访台交流真会说:我们不分彼此,我是既便宜又好用的演员

综艺拼盘汇
2024-06-13 01:58:01
是遵循“民意”还是遵循“人性”

是遵循“民意”还是遵循“人性”

吴女士
2024-06-12 12:13:43
徐亮:别人不敢说我敢说,不进18强,就挨两个礼拜的骂

徐亮:别人不敢说我敢说,不进18强,就挨两个礼拜的骂

老乐说球
2024-06-12 09:33:06
富安健洋:以前大家总认为日本前场有天才球员,现在全队都很优秀

富安健洋:以前大家总认为日本前场有天才球员,现在全队都很优秀

懂球帝
2024-06-12 16:55:12
谁能想得到?汽车行业内卷,最先撑不住的是实力最强的广汽

谁能想得到?汽车行业内卷,最先撑不住的是实力最强的广汽

音乐时光的娱乐
2024-06-12 13:30:56
广东省下辖地级市人民政府现任女市长、女副市长简介

广东省下辖地级市人民政府现任女市长、女副市长简介

泠泠七
2024-06-13 00:25:02
上海消防发布7只搜救犬领养公告:因年龄偏大等因素无法参与执勤任务

上海消防发布7只搜救犬领养公告:因年龄偏大等因素无法参与执勤任务

澎湃新闻
2024-06-13 07:02:29
广东人的穿着方式已风靡全国,广东网友:穿得好就不能吃得好

广东人的穿着方式已风靡全国,广东网友:穿得好就不能吃得好

室内设计师阿喇
2024-06-13 07:30:02
2024-06-13 09:02:44
地球知识局
地球知识局
全球人文地理
2294文章数 243485关注度
往期回顾 全部

头条要闻

杭州一老人卖掉房后被叫到派出所 领走了28根金条

头条要闻

杭州一老人卖掉房后被叫到派出所 领走了28根金条

体育要闻

国足,别辜负这场奇迹!

娱乐要闻

黄一鸣再次录视频表态孩子是王思聪的

财经要闻

徽商银行的影子 借基金向地方城投放贷?

科技要闻

欧盟“下手”,比亚迪等多家中国车企中招

汽车要闻

理想汽车周销量突破1万辆 单周销量首超宝马奥迪

态度原创

艺术
本地
手机
公开课
军事航空

艺术要闻

穿越时空的艺术:《马可·波罗》AI沉浸影片探索人类文明

本地新闻

粽情一夏|海河龙舟赛,竟然成了外国人的大party!

手机要闻

外媒报道称三星Galaxy Z Fold 6/Flip 6或涨100美元

公开课

近视只是视力差?小心并发症

军事要闻

美国解禁乌克兰"亚速营"使用美制武器 俄方回应

无障碍浏览 进入关怀版