著名的灵魂三问“我们是谁,我们从哪来,要到哪去”,看似简单,其实并不好回答,不过2天后,一个新的太空望远镜要被发射到太空中,它也许会让人类在寻找上面3个问题答案的道路上前进一大步。
这个新的太空望远镜叫詹姆斯·韦伯太空望远镜,是著名的哈勃太空望远镜的继任者。我很多年前就挺关注这个项目的,这个望远镜原计划是2007年发射的,但是经过预算超支,进度拖延,一直拖到了今年,落后原计划达25年之久,以至于被天文爱好者戏称为“鸽王”,中间一度出现由于预算超支,可能被美国国会砍掉的危险。于是网上有人发起请愿,要求保留这个项目,当时我还去凑热闹,去请愿网站上签名。
那么这个韦伯太空望远镜有什么神奇之处呢?首先是大,它的镜面直径有6.5米,是哈勃太空望远镜的3倍。第二是轻,它的镜面支架是用最轻的金属之一铍做的,高中被化学元素周期表,第一句里就有它“氢氦锂铍硼”,这种元素地壳中含量极少,所以日常用品中根本没有使用的。但是这种金属的性质非常好,除了轻以外,还有质地坚硬,热胀冷缩形变小的特点,非常适应温差大的太空环境。第三就是贵了,这金光闪闪的反射镜面看上去就高贵大气。没错,韦伯太空望远镜的镜面上涂的是一层货真价实的黄金。原因稍后再说。
那么韦伯太空望远镜的主要任务是什么呢?最重要的任务就是捕捉,这个宇宙中最早的光子,拍摄宇宙婴儿时期的照片。根据狭义相对论,光速是恒定的约30万公里/秒,所以从遥远的宇宙空间跑来的光子要经过很长的时间,也就是说当你用望远镜望向遥远的宇宙深处的时候,实际上看到的也是很久以前的宇宙,望远镜同时也是一台时光机。那强大的哈勃太空望远镜还不够看到宇宙诞生时刻的样子吗?这又涉及了宇宙的另一个特点,宇宙本身在膨胀。很远的星系发出的光的波长,随着宇宙的膨胀也被拉长。光的波长实际上决定着光的颜色,我们人眼可见的光波波长范围,只是很窄的一段。宇宙大爆炸时发出的光子经过140亿年的宇宙膨胀拉伸之后,波长已经被拉得很长,进入人眼无法感知的红外线波段了。而哈勃望远镜的镜片是玻璃的,探测范围也是可见光范围。所以就无法胜任了。而韦伯太空望远镜的探测范围就是红外光波段,专门用来寻找宇宙诞生之初的光子。之所以要用金贵的黄金做反射镜面就是因为在所有的材料中,黄金对红外光子的反射率是最高的,达到99%。
由于韦伯太空望远镜的镜面直径太大,需要折叠起来才能装进火箭的整流罩中,到达太空中的预订地点后要经过复杂的机械动作才能展开,中间如果出了一丝问题,将近30年的努力可能就前功尽弃了。因为韦伯太空望远镜被安放在比月球还要远的的第二拉格朗日点上。所以一旦出了问题,根本不可能派宇航员去维修。这个“鸽王”一再推迟发射,终于推到了平安夜这天发射,但愿这正好是天意,韦伯望远镜能够一路平安。