韦伯望远镜刚拍完照就被陨石砸坏了?

2022-07-20

中文网络流传说法称,刚投入使用的韦伯太空望远镜惨遭微陨石损坏,无法修复。

经核查,美国宇航局、欧洲航天局、加拿大航天局联合发布的评估报告披露,2022年5月22-24日期间,微陨石撞击了韦伯望远镜C3段的镜面,对该段的整体参数造成了无法纠正的重大变化,但是对整个望远镜造成的影响很小,因为只有一小部分望远镜区域受到了影响。

背景

中文网络近日流传说法称,刚投入使用的韦伯太空望远镜被微陨石(micrometeoroid,又译微流星体)损坏,无法修复。

韦伯太空望远镜(James Webb Space TelescopeJWST)由美国宇航局(NASA)与欧洲航天局、加拿大航天局联合研究开发,其主镜直径6.5米,由18片巨大六边形子镜构成,配有5层可展开的遮阳板。

该望远镜于20211225日从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空,2022124日顺利进入围绕日地系统第二拉格朗日点的运行轨道。

韦伯空间望远镜的任务目标包括观测135亿多年前的宇宙中第一批星系是如何诞生的,研究星系演化的各阶段,观察恒星及行星系统的形成等。

711日开始,韦伯空间望远镜陆续公布拍摄的全彩宇宙深空图像及光谱图。

核查

1,韦伯望远镜所受撞击影响如何?

68日,NASA在官网首次披露,在523日至25日期间,韦伯望远镜的主镜段之一遭遇了微陨石撞击。

712日,NASA与欧洲航天局、加拿大航天局联合发布报告《詹姆斯·韦伯太空望远镜的科学性能调试后的特征分析》Characterization Of JWST Science Performance From Commissioning)。

报告在其中一章称,通过波前感应检测,韦伯望远镜目前遭受过六次微陨石撞击,其中有五次撞击的影响可以忽略不计,一共只导致了小于1纳米的波前误差。

韦伯望远镜主镜的性能是由它对进入的星光的变形程度决定的,用一个叫做波前误差均方根(wavefront error rms)的量来衡量。

报告指出2022522-24日期间撞击C3段的微陨石对该段的整体参数造成了无法纠正的重大变化( significant uncorrectable change)。但报告同时也称,然而,对整个望远镜造成的影响很小,因为只有一小部分望远镜区域受到了影响。

韦伯的主镜由18个六边形的镀金铍金属片段组成,每一片均有编号。

该报告包含一张对比图,该对比图展示了韦伯望远镜发射前(左)和受到微陨石撞击后(右)的红外图像。受损的C3部分位于镜子的右下方。

报告称,这次撞击使C3段的波前误差均方根从56纳米提高到280纳米。通过调整镜面的位置和曲率,已将这个误差降低到178纳米。整个望远镜的误差调整到最小59纳米,比之前的最佳波前误差rms值高出约5-10纳米。

报告指出应该注意的是,望远镜的移动和稳定性等级意味着科学观测通常看到的是望远镜在60纳米均方根(最小值)和80纳米均方根之间(通常进行波前控制)的观测结果。此外,望远镜波前误差与科学仪器波前误差相结合,可以产生在70-130纳米范围内的总观测水平,因此这次撞击使望远镜波前误差轻微增加对整个观测点的波前误差的影响相对较小。

报告还称,目前还不清楚20225月对C3段的撞击是否是一次罕见的事件,还是说韦伯望远镜可能比发射前的建模更容易受到微陨石的破坏。

2NASA对撞击事件有何反应?

NASA位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的技术副项目经理保罗·盖特纳(Paul Geithner)说我们一直都知道,韦伯必须经受住太空环境的考验,其中包括来自太阳的强烈紫外线和带电粒子、来自银河系外来来源的宇宙射线,以及我们太阳系内的微陨石的偶尔撞击。我们设计和制造了具有性能余量的韦伯——光学、热学、电气、机械——以确保它即使在太空中多年后也能执行其雄心勃勃的科学任务。” 

韦伯的镜面被设计成能够承受来自其轨道上的微陨石环境的撞击,这些尘埃大小的粒子以极快的速度飞行。在建造望远镜时,工程师们使用了模拟和实际测试相结合的方式,来了解微陨石可能对望远镜造成的影响。但NASA68日的消息中也承认,最近的撞击影响比模拟的要大,并且超出了团队在地面上可以测试的范围。

NASA表示,目前一个专门的工程师团队已经成立,以研究如何减轻这种规模的微陨石撞击对韦伯望远镜的影响。该团队将收集数据,并与NASA马歇尔太空飞行中心的微陨石预测专家合作,以便能够更好地预测性能可能发生的变化。最近的预计发生在 2023年和 2024年,届时韦伯预计将穿过哈雷彗星留下的粒子

同时,NASA正在考虑防止进一步损害的方案,例如为了在轨道上保护韦伯,地面团队可以使用保护性机动的方式,在已知流星雨开始发生之前故意将韦伯移开。

NASA韦伯光学望远镜元件经理·费恩伯格(Lee Feinberg)说由于韦伯的镜面暴露在太空中,我们已经预计偶尔的微流星体撞击会逐渐降低望远镜性能。自发射以来,已经有四次较小的可测量的微流星体撞击,这与预期一致,但最近的这次撞击比我们的预测要大。我们将利用这些数据来更新我们对性能的分析,并制定操作方法,以确保我们在未来的许多年里尽可能地提高韦伯的成像性能。

在其他方面,韦伯太空望远镜表现良好。NASA与欧洲航天局、加拿大航天局在报告中表示,从整体上看,韦伯太空望远镜的科学性能高于预期(Almost across the board, the science performance of JWST is better than expected)。

报告总结道:韦伯望远镜和仪器套件已经展示了必要的灵敏度、稳定性、图像质量和光谱范围,通过从近地小行星到最遥远的星系的观测,改变我们对宇宙的理解。

715日,韦伯太空望远镜高级项目科学家约翰·马瑟(John Mather在韦伯太空望远镜发出第一批宇宙图像后说尽管我们遭受到微陨石的撞击,这种微陨石微小到即使你把它放在手指上也感觉不到,我们认为韦伯望远镜可以满足其最初的性能,可能会远远超过其五年的设计寿命。

结论

美国宇航局、欧洲航天局、加拿大航天局联合发布的评估报告披露,2022522-24日期间,微陨石撞击了韦伯望远镜C3段的镜面,对该段的整体参数造成了无法纠正的重大变化,但是对整个望远镜造成的影响很小,因为只有一小部分望远镜区域受到了影响。

核查员:王梓龙 胡馨儿