年初毅力號(Perseverance)探測器登陸火星那7分鐘的著陸過程像動作片那樣快節奏、扣人心弦;而年底即將發射的詹姆斯韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope) 卻會像演播慢鏡頭一樣,在30天的時間裏一邊飛行、一邊像變形金剛那樣完成四十多個驚險刺激的動作,最後抵達目的地開始工作。

詹姆斯韋伯太空望遠鏡是將接替哈勃望遠鏡的新一代設備,經過二十多年的籌備、製造,又遇到多次挫折不得不一再延期,現在終於要發射了。

美國太空總署(NASA)介紹說,韋伯望遠鏡發射升空後,才是長達至少30天的艱難行程的開始:不僅要獨自旅行150萬公里抵達L2拉格朗日點,還要一路精確地完成各種高難度慢動作。

這包括要開啟幾百個開關,包括鬆開線纜、卡住特定的關節連接、激活各種電子系統……這麼多工作都要恰到好處地逐一銜接,才能保證望遠鏡抵達既定軌道後開始工作。到時候地面的工作人員要跟著揪心30天,經歷三十多個不眠之夜。

發射以及搭乘26分鐘便車

第一步是從製作地點加利福尼亞運往發射地點。韋伯望遠鏡被整整齊齊地折疊好裝在一個巨大的箱子裏面。這個箱子重達7.6噸,長達33.5米。

這個箱子搭乘卡車、駁船,歷經16天、2,400公里的長途, 終於在10月12日運達位於歐洲太空局(ESA)的法屬圭亞那(French Guiana)發射中心。發射日期定於12月18日。

升空後,亞利安5號(Ariane 5)運載火箭將先送它一程,為其提供最初大約26分鐘的動力,推動它飛行大約一萬零四百公里。之後二級火箭也脫落,從此開始,韋伯望遠鏡徹底與亞利安5號火箭分離,踏上獨自的行程。

打開太陽能板

此時,韋伯望遠鏡開始第一個動作:必須自行打開所有的太陽能板。項目負責人斯蒂亞維利(Massimo Stiavelli)告訴今日宇宙(Universe Today):「這非常重要, 因為我們需要能量。不過,這只是抵達L2目的地之前要完成的一系列複雜動作中的第一步。」

決定成敗的一次點火

斯蒂亞維利說,接下來的第二步是最讓他牽掛的:開啟韋伯望遠鏡的推進器,提供推力把它調離地球軌道,朝向L2目標軌道飛行。這個動作大約在發射12.5小時後進行。「這是整個任務過程中最關鍵的一次點火。」

美國大學天文研究協會(AURA)副主席哈梅爾(Heidi Hammel)說:「如果這個時候推進器不能正常點燃,這個項目就完了。」

一般的人造物體發射升空後自然地進入繞行地球的軌道,但是韋伯望遠鏡要去的目的地是位於地球和太陽之間的L2拉格朗日點。項目組決定讓它發射後直接飛向目的地,所以此時需要推力助其轉向。

地球和月球之間、地球和太陽之間分別各有五個拉格朗日點(科學家分別用L1、L2、L3、L4和L5表示)。韋伯望遠鏡的目標地點是地球和太陽之間的L2 拉格朗日點。在這個位置上,它很輕鬆地就能與鄰近天體的相對位置保持不變,不用頻繁修正它的位置。

打開天線

接著,韋伯望遠鏡要進行下一個重要動作:打開高增益天線。這是負責望遠鏡和地球之間通訊的重要部件。

在韋伯望遠鏡啟程的第一周內,還要進行第二次路線調整,之後要像「變形金剛」一樣完成形態變幻,比如打開遮陽板、逐一展開巨大的副鏡和主鏡等。

打開「網球場那麼大」 的遮陽板

光是打開遮陽板,望遠鏡就需要近200個執行器合作、釋放150多個機關才能完成。這個遮陽板有一個網球場那麼大。項目組設計這套變幻動作在3天內完成。

NASA介紹,這個遮陽板由近7,000個部件組成、包含400個滑輪、大量的線纜和8個驅動摩打。遮陽板也是韋伯望遠鏡一個關鍵的部件,擋住來自太陽、地球和月球的各類光線,讓望遠鏡維持在一個恆定的低溫,才能準確讀取觀測數據。

組裝6.5米寬的鏡面

發射後第二周,韋伯望遠鏡要開始組裝鏡面。它將先打開副鏡,再打開主鏡。主鏡由18k鍍金鈹材料製成,直徑達6.5米,將先展開側翼。之後132個小執行器一起推、拉鏡面的各個部份進行組裝。組裝精確度將達到微米級別。

六個月後才能開始工作,韋伯望遠鏡發射後最初30天行程安排最緊張,其實一共要經歷長達六個月的時間,才能完成所有的配置、完成所有設備的校正。只有到那時,科學家才能接收到來自韋伯望遠鏡視界裏面的第一縷星光。◇

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