美國(guó)宇航局WFIRST任務(wù)的主要工具完成里程碑審查

為了了解宇宙將如何結(jié)束，我們必須知道到目前為止發(fā)生了什么。這只是一個(gè)神秘的美國(guó)宇航局即將推出的寬視場(chǎng)紅外探測(cè)望遠(yuǎn)鏡(WFIRST)任務(wù)將探索遙遠(yuǎn)的宇宙。太空船的巨型相機(jī)，廣域儀器(WFI)，將是這次探索的基礎(chǔ)。

WFI剛剛通過了初步設(shè)計(jì)審查，這是該任務(wù)的一個(gè)重要里程碑。這意味著WFI成功地滿足了設(shè)計(jì)，進(jìn)度和預(yù)算要求，以進(jìn)入下一個(gè)開發(fā)階段，團(tuán)隊(duì)將開始詳細(xì)設(shè)計(jì)和制造飛行硬件。

“這是一次出色的初步設(shè)計(jì)審查，提供了該團(tuán)隊(duì)在短時(shí)間內(nèi)完成的大量工程的快照，”美國(guó)宇航局位于馬里蘭州格林貝爾特的戈達(dá)德太空飛行中心的WFIRST項(xiàng)目經(jīng)理Jamie Dunn說。“WFI團(tuán)隊(duì)正朝著為美國(guó)宇航局下一個(gè)偉大天文臺(tái)建造世界級(jí)儀器的道路前進(jìn)。”

“初步設(shè)計(jì)審查是任務(wù)中至關(guān)重要的一步，因?yàn)樗捎昧斯こ淘O(shè)計(jì)理念，并根據(jù)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，以確保它們按計(jì)劃執(zhí)行，”戈達(dá)德的WFI儀器經(jīng)理Mary Walker說。“這是我們找到調(diào)整所需內(nèi)容的地方，因此WFIRST可以進(jìn)入其旅程的下一階段。”

工程師將把評(píng)審結(jié)果提供給下一次設(shè)計(jì)迭代，為儀器準(zhǔn)備更嚴(yán)格的測(cè)試 - 目前計(jì)劃于2020年6月進(jìn)行的關(guān)鍵設(shè)計(jì)評(píng)審。這將涉及WFI工程測(cè)試單元在模擬空間環(huán)境中的數(shù)據(jù)，包括在低溫下測(cè)試。

WFIRST是下一代太空望遠(yuǎn)鏡，它將探測(cè)月球軌道以外的紅外宇宙。它的兩個(gè)儀器是一個(gè)名為coronagraph的技術(shù)演示和WFI。WFI具有與哈勃相同的角分辨率，但視野的100倍。它收集的數(shù)據(jù)將使科學(xué)家能夠發(fā)現(xiàn)有關(guān)其他恒星周圍行星系統(tǒng)的新的和獨(dú)特的詳細(xì)信息。WFI還將繪制物質(zhì)在整個(gè)宇宙中的結(jié)構(gòu)和分布情況，最終應(yīng)該讓科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)宇宙的命運(yùn)。

WFI旨在探測(cè)來自宇宙的微弱紅外光。在比人眼可以檢測(cè)到的更長(zhǎng)的波長(zhǎng)處觀察到紅外光。宇宙的膨脹會(huì)拉伸遙遠(yuǎn)星系發(fā)出的光，使可見光或紫外光在到達(dá)我們時(shí)呈紅外線。這樣的遙遠(yuǎn)星系難以從地面觀察，因?yàn)榈厍虻拇髿庾钃趿艘恍┘t外波長(zhǎng)，而高層大氣發(fā)出的光線足以讓來自這些遙遠(yuǎn)星系的光線不堪重負(fù)。通過進(jìn)入太空并使用哈勃望遠(yuǎn)鏡，WFI將足夠靈敏，能夠探測(cè)到比以往任何望遠(yuǎn)鏡更遠(yuǎn)的紅外光。這將有助于科學(xué)家捕捉到一個(gè)新的宇宙觀，可以幫助解決一些最大的謎團(tuán)，

“我們將試圖發(fā)現(xiàn)宇宙的命運(yùn)，”戈達(dá)德的WFIRST項(xiàng)目科學(xué)家Jeff Kruk說。“宇宙的膨脹正在加速，寬場(chǎng)儀器將幫助我們解決的一個(gè)問題是加速度是在增加還是減慢。”

這種加速的一個(gè)可能的解釋是暗能量，這是一種無(wú)法解釋的現(xiàn)象，目前占宇宙總內(nèi)容的68%左右，隨著宇宙的演變可能會(huì)發(fā)生變化。另一種可能性是，這種明顯的宇宙加速度指向了愛因斯坦相對(duì)論在宇宙大片區(qū)間的相對(duì)論。

WFI將通過稱為弱引力透鏡的現(xiàn)象測(cè)量數(shù)億個(gè)遙遠(yuǎn)星系中的物質(zhì)來測(cè)試這些想法。諸如星系和星系團(tuán)之類的大型物體使時(shí)空彎曲，彎曲通過附近的光所經(jīng)過的路徑。這創(chuàng)造了一個(gè)扭曲的，放大的視圖，背后是遠(yuǎn)處的星系。觀察那些遙遠(yuǎn)的星系將展示整個(gè)宇宙和時(shí)間的物質(zhì)結(jié)構(gòu)。

WFIRST將進(jìn)行的所有天文調(diào)查都依賴于WFI。使用WFI和coronagraph進(jìn)行高精度測(cè)量需要非常穩(wěn)定的光學(xué)結(jié)構(gòu)。為了進(jìn)一步確保穩(wěn)定性，WFIRST將圍繞第二個(gè)太陽(yáng) - 地球拉格朗日點(diǎn)或L2進(jìn)行軌道運(yùn)行。在離地球930,000英里(150萬(wàn)公里)的這個(gè)特殊位置，重力平衡，以保持物體在穩(wěn)定的軌道上，幾乎沒有任何幫助。在WFI收集的大部分?jǐn)?shù)據(jù)中，L2的天文臺(tái)的熱穩(wěn)定性將比Hubble提高十倍。對(duì)于像哈勃望遠(yuǎn)鏡這樣的低地球軌道觀測(cè)站來說，這種穩(wěn)定性是不切實(shí)際的。

憑借其廣闊的視野，WFI將在每張圖像中提供豐富的信息。這將大大減少收集數(shù)據(jù)所需的時(shí)間，使科學(xué)家能夠進(jìn)行本來不切實(shí)際的研究。

“你可以用哈勃做大部分的WFIRST科學(xué)，但可能需要一千年，”克魯克說。“我們不想等那么久。”

隨著WFI初步設(shè)計(jì)審查的成功完成，WFIRST任務(wù)的目標(biāo)是計(jì)劃在2020年中期啟動(dòng)。由于WFI廣泛的視野和精確光學(xué)領(lǐng)域，科學(xué)家很快將能夠探索宇宙中的一些最大的奧秘。