2022年深空探測(cè)最重要的成果,來(lái)自于詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡。
2022年1月,詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡經(jīng)過一個(gè)月的飛行,進(jìn)入了預(yù)定的日地拉格朗日L2點(diǎn)軌道。進(jìn)入L2軌道后,科學(xué)家和工程師全力調(diào)整“韋伯”的副鏡和18片主鏡,力求成像清晰鋒銳。隨著軌道修正,“韋伯”的望遠(yuǎn)鏡溫度不斷降低,最終達(dá)到-234.4℃。這是觀測(cè)恒星和星系發(fā)出的微弱紅外光所需要的。
2022年2月11日,韋伯望遠(yuǎn)鏡拍攝了第一張照片,但不是瞄準(zhǔn)遙遠(yuǎn)的星系,而是“自拍”?!绊f伯”鏡筒里面有一個(gè)專用的瞳孔成像鏡頭,在主鏡對(duì)準(zhǔn)大熊座中一顆明亮的孤立恒星HD84406后,用這個(gè)鏡頭拍攝18片主鏡不同的成像狀態(tài)。雖然圖片看起來(lái)模糊錯(cuò)位,但工程師們非常滿意,“韋伯”光學(xué)元件經(jīng)理李·范伯格表示:“這架令人驚嘆的望遠(yuǎn)鏡不僅展開了翅膀,而且現(xiàn)在已經(jīng)睜開了眼睛?!盚D84406很容易識(shí)別,附近沒有其他亮度相近的恒星聚集,這有助于減少背景混淆。
▲ 韋伯望遠(yuǎn)鏡拍攝到的星團(tuán)
▲ 韋伯望遠(yuǎn)鏡拍攝到的河外星系
從這以后,“韋伯”的相關(guān)新聞就陷入了沉寂,直到2022年7月12日,美國(guó)宇航局公布了詹姆斯·韋伯拍攝的壯觀“初光”照片。首先是一顆距離地球1150光年的系外行星,這顆行星的大小只有木星的一半,其繞恒星的軌道比水星繞太陽(yáng)的軌道更近?!绊f伯”獲取了它的大氣光譜。天文學(xué)家也許有一天能夠通過研究行星大氣中的化合物來(lái)探測(cè)生物活動(dòng)對(duì)遙遠(yuǎn)太陽(yáng)系行星的影響。
▲ 韋伯望遠(yuǎn)鏡在軌展開的想象圖
接下來(lái)是南環(huán)星云,這是一個(gè)半光年寬的膨脹氣體和碎片云,由一顆接近生命末期的中心恒星拋出,它的核心已經(jīng)耗盡了核燃料,聚變已經(jīng)停止。大約50億年后,太陽(yáng)也會(huì)如此。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡早期對(duì)南環(huán)星云的觀察本身就很壯觀,但“韋伯”走得更遠(yuǎn),顯示了星云中心的不是一顆而是兩顆恒星。
然后是斯蒂芬的五星系群,這是1877年發(fā)現(xiàn)的,距離地球2.9億光年。5個(gè)螺旋星系中的4個(gè)在緩慢運(yùn)動(dòng)中相互作用,最終形成一個(gè)巨大的橢圓星系。在宇宙歷史上,星系合并是司空見慣的事情,研究這種碰撞的細(xì)節(jié)是“韋伯”的主要目標(biāo)之一。這張圖像解析了星系中以前看不見的恒星和星團(tuán),甚至捕捉到了圍繞超大質(zhì)量黑洞的碎片產(chǎn)生的光線。
▲ 韋伯望遠(yuǎn)鏡紅外波段拍攝的恒星
“韋伯”團(tuán)隊(duì)還公布了船底座星云的一部分,這是一個(gè)位于船底座南部的巨大恒星形成區(qū)域,距離地球約7600光年,是更著名的獵戶座星云的四倍大。
2022年8月22日,“韋伯”的鏡頭轉(zhuǎn)向了太陽(yáng)系內(nèi),觀察木星。木星的大紅斑在韋伯望遠(yuǎn)鏡NIRCam儀器上呈現(xiàn)出明亮的白色。當(dāng)這顆巨大行星的磁場(chǎng)與來(lái)自太陽(yáng)的帶電粒子相互作用時(shí),木星的兩極發(fā)出了極光。在更廣闊的木星系統(tǒng)視野中,“韋伯”瞥見了木星兩顆較小的衛(wèi)星,
2022年9月1日,韋伯望遠(yuǎn)鏡上的歐洲中紅外儀器(MIRI)相機(jī)拍攝到了M74幻影星系。它也稱為梅西耶74,距離地球3200萬(wàn)光年。天文學(xué)家以前曾利用地面天文臺(tái)和哈勃空間望遠(yuǎn)鏡研究過這個(gè)螺旋星系。MIRI數(shù)據(jù)將幫助科學(xué)家準(zhǔn)確測(cè)量星團(tuán)的質(zhì)量和年齡,并深入了解星際空間中漂浮在恒星之間的小顆粒塵埃。
2022年11月17日,美國(guó)宇航局宣布,“韋伯”可能發(fā)現(xiàn)了迄今為止探測(cè)到的距離最遠(yuǎn)的星系,即使在“韋伯”的鏡頭上,它也只是一個(gè)小紅色斑點(diǎn)。數(shù)據(jù)分析表明,這個(gè)星系在宇宙大爆炸后僅3.5億年就開始發(fā)光。研究人員表示,“這是天文學(xué)的一個(gè)全新篇章。這就像考古挖掘,突然你發(fā)現(xiàn)了一座失落的城市?!?/p>
大家都知道在西方宗教中,有一句著名的話“要有光”。所以,在所謂的“黑暗時(shí)代”結(jié)束,光開始在宇宙中自由傳播之后,第一顆恒星是什么時(shí)候開啟的,意義相當(dāng)大。
“韋伯”發(fā)現(xiàn)的這個(gè)星系命名為GLASS-z12,是在被較近星系團(tuán)的質(zhì)量引力放大或“透鏡化”的光線中發(fā)現(xiàn)的。之前哈勃望遠(yuǎn)鏡觀察到的最遠(yuǎn)星系GN-z11,大約是宇宙大爆發(fā)后約為4億年開始發(fā)光的。
▲ 韋伯望遠(yuǎn)鏡拍攝到的木星
2022年的空間探測(cè)除了詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡的發(fā)現(xiàn)外,還取得了一些其他進(jìn)展。
美國(guó)宇航局的雙小行星重定向測(cè)試(DART)任務(wù)于2022年9月下旬撞上了一塊名為“雙形態(tài)”的小行星,為人類可能有一天要面對(duì)的小行星防御任務(wù)做了準(zhǔn)備。在撞擊發(fā)生的幾周內(nèi),DART團(tuán)隊(duì)宣布,撞擊使“雙形態(tài)”圍繞其較大的同伴欒大星旋轉(zhuǎn)的軌道周期縮短了32分鐘。
這次撞擊的結(jié)果能傳回地球,要?dú)w功于DART搭載的意大利立方星LICIACube,它配備了兩個(gè)攝像頭,在DART撞擊前15天分離進(jìn)入軌道。撞擊后僅3分鐘,這顆小衛(wèi)星就飛越了欒大星。它的圖片顯示了“雙形態(tài)”被撞出一團(tuán)碎石云。
科學(xué)家們估算,“雙形態(tài)”小行星被撞掉的巖石質(zhì)量至少是100萬(wàn)千克,甚至可能高達(dá)1000萬(wàn)千克。不過這顆小行星的總質(zhì)量約為50億千克,也就是掉了一根毛而已。
不過撞擊確實(shí)給了“雙形態(tài)”一定的速度增量,約翰斯·霍普金斯應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的DART團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示,DART對(duì)目標(biāo)的動(dòng)能沖擊確實(shí)有效地改變了目標(biāo)的軌道。
▲ 韓國(guó)月球軌道飛行器
▲ 美國(guó)宇航局的DART探測(cè)器
根據(jù)韓國(guó)航空航天研究所的一份聲明,韓國(guó)探路者月球軌道飛行器于12月17日凌晨2:45進(jìn)入月球軌道。12月28日前點(diǎn)燃五臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)中的第一臺(tái),以修正繞月飛行的軌道,開始月球科學(xué)任務(wù)。韓國(guó)探路者月球軌道飛行器于8月4日從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角用獵鷹9火箭發(fā)射。由于衛(wèi)星只有678千克重,體積小、燃料攜帶少,因此采用了省燃料費(fèi)時(shí)間的軌道,探測(cè)器在地球-月球空間進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)134天的飛行,行程540萬(wàn)千米,最終進(jìn)入了月球極地軌道,目標(biāo)平均高度為月球表面上方100千米。探測(cè)器上攜帶了6個(gè)獨(dú)立的科學(xué)有效載荷,其中1個(gè)由美國(guó)宇航局研制,其他5個(gè)由韓國(guó)研制。
2022年的世界航天就在這樣的喧鬧中結(jié)束了,我們似乎還意猶未盡。好在,2023年馬上就要走到我們的面前。新的一年,更多的型號(hào)將要啟程,而戰(zhàn)火依舊在燃燒。航天舞臺(tái)上的劇目,會(huì)越來(lái)越精彩。