Vistazo Secreto: Telescopio Espacial -
Sin embargo, hoy en día suceden grandes cosas todos los días. ¿Qué tamaño tiene el telescopio Webb?
¿Cuál es el nivel de comprensión humana del universo? Esta es una pregunta confusa. Por un lado, ni siquiera se pueden encontrar los nueve planetas principales del sistema solar y es imposible lanzar sondas en órbita a Urano y Neptuno. Por otro lado, los planetas terrestres (planetas similares a la Tierra) a decenas de años luz de distancia están bien informados, y de vez en cuando aparecen en los periódicos noticias sobre supertierras, Tierras Gemelas y planetas habitables. ¿Cuál es el verdadero nivel de la tecnología humana?
Para aclarar este tema, debemos comenzar con los medios por los que los humanos exploran el universo.
Si el detector se puede lanzar a otro planeta, existen muchos métodos de detección, como radar de detección subterráneo, espectrómetro de rayos X, detector de campo magnético, etc. Desafortunadamente, hasta ahora las sondas humanas están lejos de salir del sistema solar. Incluso si salen de la órbita de Saturno, son realmente "inaccesibles".
Entonces, esta es la premisa: los humanos sólo pueden estudiar el universo en el sistema solar. Para ser más precisos, los humanos estudian principalmente el universo cerca de la Tierra.
¿Cómo investigar?
Solo puede recibir información del universo de forma pasiva.
¿Qué información?
Ondas electromagnéticas, rayos cósmicos y ondas gravitacionales, la mayor parte de las cuales son ondas electromagnéticas (incluida la luz visible). Se puede decir que la mayor parte del conocimiento que la humanidad tiene sobre el universo se calcula a través de diversas ondas electromagnéticas recogidas en la Tierra.
Sí, el universo está calculado. Por ejemplo, al observar el color de una estrella o al recolectar la luz visible emitida por la estrella en la Tierra, podemos calcular su temperatura superficial, agregar el brillo de la estrella, calcular su edad y agregar algunos parámetros para calcular a partir de su distancia.
Hay algo aún más extraño, el Telescopio Espacial Kepler. Este tipo se especializa en encontrar planetas similares a la Tierra. El principio es simple. Al mirar una estrella, si el brillo de la estrella disminuye periódicamente, significa que un planeta vuela regularmente frente a la estrella, bloqueando una pequeña cantidad de luz, como una mosca volando a través de un reflector. A esto se le llama fenómeno de tránsito.
En base a esto, podemos calcular el período de revolución, la órbita y el tamaño del planeta, e incluso analizar la composición de la atmósfera del planeta a través de las características de los cambios espectrales. Por ejemplo, si la mosca es de color rojo intenso, cuando se bloquea la luz de detección, puede detectar una pequeña luz roja.
Si estos parámetros calculados son similares a los de la Tierra, se le llama planeta similar a la Tierra. Los llamados planetas terrestres son, en el mejor de los casos, una sombra. En cuanto a su apariencia y si tiene vida, los científicos no saben mejor que los adivinos.
¿Es esto confiable? Por supuesto que no es muy fiable, pero no hay mejor manera. Hay muchísimas maneras en que los humanos perciben el universo. Pero no es poco confiable. Si haces estas cosas al extremo, puedes hacer mucho trabajo.
A escala cósmica, el tiempo y el espacio son en realidad la misma cosa.
Si quieres entender el universo hace 4,2 años, ve y estudia Próxima Centauri, que está a 4,2 años luz, porque toda la información que recibimos sobre Próxima Centauri fue enviada hace 4,2 años. De la misma manera, si quieres comprender el universo hace 65438+ mil millones de años, debes observar estrellas a 65438+ mil millones de años luz de distancia. Para la gente de la Tierra, el universo es un museo y las estrellas a diferentes distancias representan la evolución del universo en diferentes momentos. Cuanto más lejos mira un telescopio, más viejo parece, y cuanto más lejos mira el universo, más viejo parece.
El llamado "ver" aquí consiste en recoger diversas señales electromagnéticas emitidas por estas estrellas. Las señales de onda larga pueden penetrar la atmósfera, así que basta con colocar la antena en el suelo. El nombre científico es "radiotelescopio". Las señales de onda corta se absorben fácilmente por interferencias atmosféricas, como la luz infrarroja, la luz visible, los rayos X, etc. , por eso es necesario poner cosas en el espacio, lo que científicamente se llama "telescopio espacial".
La parte visible es la más intuitiva, y también es de la que más se habla. Al fin y al cabo, esto es lo que podemos ver a simple vista. La obra más destacada es el famoso Telescopio Espacial Hubble.
Debido a la perturbación de la luz causada por la atmósfera, los telescopios terrestres miran al espacio como si fueran miopes. Hubo un tiempo en que el alcance de la observación humana era de sólo unos pocos miles de millones de años luz. El lanzamiento del Telescopio Hubble en 1990 fue como un periscopio colocado por el hombre sobre el agua, capaz por fin de vislumbrar todo el universo.
Muchos conocimientos familiares ahora: la edad del universo, el Big Bang y el tamaño del universo se atribuyen al Hubble. Este telescopio, que capta principalmente luz visible, ha ampliado enormemente la visión humana y supone un hito en la astronomía.
El Hubble no sólo tiene un gran valor de investigación científica, sino que su valor social no puede subestimarse. Una gran cantidad de exquisitas fotografías del espacio profundo han inspirado a innumerables personas comunes y corrientes a anhelar y pensar en el universo, lo que se puede decir que será un gran logro en el futuro.
El Telescopio Espacial Hubble publicó en 2019 la imagen más detallada del universo hasta la fecha. Esta imagen contiene 265.000 galaxias y cada punto brillante se puede ampliar para ver la galaxia completa (la imagen original se puede descargar del sitio web oficial, lo cual es una gran ganga).
Pero como el sucesor aún no ha llegado, el Hubble lleva más de 30 años en el cielo, lo cual es inevitable. Especialmente en los últimos años, cuando te enfrentas a la misma situación que la Estación Espacial Internacional, deséchala. Desafortunadamente, si no la desechas, simplemente la repararás. La tarifa de mantenimiento ya ha alcanzado el costo.
Ya sabes, trabajar en el cielo es muy caro. El coste de un mantenimiento es suficiente para construir un gran telescopio en la Tierra.
No es realista seguir gastando dinero en el viejo Hubble. El retiro del Hubble es casi seguro, lo que significa que la humanidad está a punto de perder su único telescopio espacial visible.
¿Volveremos a la era de la miopía en el futuro?
No, por la aparición de la tecnología de óptica adaptativa. En pocas palabras, esta tecnología puede corregir la interferencia de la luz causada por factores como la turbulencia atmosférica. La idea es extremadamente simple y tosca. Si ve una imagen distorsionada en un espejo, utilice un espejo inverso para restaurar la imagen. La atmósfera es un espejo, ¿cómo conseguir un espejo inverso?
Por ejemplo, primero dispara un láser al cielo para hacer brillar el sodio de la atmósfera. Esta luz también se ve perturbada a medida que viaja a través de la atmósfera y regresa al suelo. Calcular esta perturbación equivale a medir el patrón cóncavo y convexo del espejo, ajustando así la forma del espejo del telescopio y obteniendo un espejo. Debido a que la perturbación es irregular, el espejo inverso es un espejo flexible y lleno de baches, y debido a que la temperatura del aire, la humedad y el flujo de aire cambian en tiempo real, el espejo flexible también cambia en tiempo real e incluso necesita ajustar la forma del espejo miles de veces. veces por segundo.
No sé si este monje lo dejó claro. De todos modos, este proceso es asombroso. Solo suspiro con eso.
Tras instalar un sistema de óptica adaptativa en el telescopio del Observatorio Europeo Austral en Chile, la claridad de las fotografías tomadas ha superado a la del Telescopio Hubble.
En ese caso, no habría necesidad de poner un telescopio de luz visible en el espacio. Trabajar sobre el terreno no sólo es asequible, sino que el peso y el volumen son completamente irrelevantes. Los tiros pueden ser difíciles y la vida es buena.
El Observatorio Gemini con un diámetro de 8,1 metros en los primeros años también fue considerado el primero. Los dos telescopios están ubicados en Hawaii y Chile, uno en el sur y otro en el norte. Junto con la rotación de la Tierra, el rango de observación puede cubrir toda el área del cielo. Pero pronto se traspasó el umbral de los 8 metros. El Very Large Telescope construido por el Observatorio Europeo Austral en Chile está compuesto por cuatro telescopios con un diámetro de 8,2 metros, con una capacidad de enfoque equivalente a 16 metros. El Telescopio de las Pléyades del Observatorio Astronómico Nacional de Japón tiene un único espejo con una apertura de 8,3 metros. Eso no es todo. El Gran Telescopio Americano de Magallanes en Chile, que está a punto de entrar en funcionamiento, consta de siete subespejos con un diámetro de 8,4 metros, una apertura equivalente de unos 25 metros y una resolución de imagen diez veces mayor que la del Hubble.
El diámetro de un solo espejo es de casi 8,4 metros, y luego hay una forma más feroz de jugar: usa un montón de espejos pequeños para hacer un espejo grande.
El telescopio de 30 metros, liderado por Canadá y Estados Unidos y en el que participan muchos países, incluida China, está situado en Hawái y ha sido continuamente obstruido por grupos ecologistas. Su espejo principal tiene 30 metros de diámetro y una resolución un orden de magnitud superior a la del Hubble.
El Gran Telescopio Europeo en Chile, cuya finalización se espera para 2024, tiene un diámetro de espejo principal de 39 metros y una resolución 16 veces mayor que la del Hubble...
Para En los telescopios, el diámetro es el rey. Si no tienes idea de la apertura, puedes compararla con el Telescopio Hubble, que mide 2,4 metros.
Espera, parece que el índice de aparición en Chile es un poco alto. ¿Este tipo es bueno en astronomía? Hablando de especialidades chilenas, quizás pienses en cerezas, pero lo que pensó este monje fue... en un telescopio astronómico.
El clima y el ambiente atmosférico del norte de Chile son muy adecuados para la observación nocturna, y aquí se concentran más de la mitad de los mejores telescopios astronómicos del mundo. Cabe mencionar que China también está construyendo aquí su propio observatorio. Excluyendo el telescopio de rastreo de 0,68 metros de la estación de investigación científica antártica, esta debería ser la primera vez que construimos un telescopio en otro país.
Por cierto, los telescopios mencionados anteriormente, en conjunto, no son tan caros como el Hubble.
Así que no hay nada que decir. En comparación con el auge de los telescopios terrestres, los telescopios espaciales visibles han sido casi ignorados... excepto en China.
La Estación Espacial China cuenta con un equipo de apoyo llamado "Sky Survey Optical Module", que es un telescopio de luz visible de 2 metros. Su lanzamiento está previsto para 2024, y este puede ser el único telescopio espacial de luz visible que queda de la humanidad. Entonces aquí surge la pregunta, la gente lo hace en la tierra, ¿por qué tienen que hacerlo en el cielo?
En primer lugar, por supuesto, es porque los telescopios espaciales tienen ventajas que los telescopios terrestres no tienen, como poder apuntar libremente en cualquier dirección, exponer continuamente en una dirección durante mucho tiempo y no ser interferido por satélites, etc. En segundo lugar, el Hubble es demasiado caro. El telescopio y la estación espacial vuelan en la misma órbita, uno al lado del otro, y el coste es mucho menor cuando se trabaja desde la estación espacial.
Lo más interesante es que los estudios del cielo pueden observar la tierra. ¿No es un poco inesperado? Este telescopio astronómico puede girar para observar el suelo. En cuanto al objetivo de hacer esto... ¡adivina qué!
Al ser el único telescopio espacial visible para la humanidad, los estudios del cielo son inevitablemente comparados con el Hubble. De hecho, este tema es el mismo que el de la estación espacial, con una diferencia horaria de 35 años. ¿Cuál es el contraste? Dejando a un lado los aspectos técnicos, las diferencias entre ambos se deben en gran medida a elecciones de diseño. Además, los consumidores de melón no deberían esperar superar al emperador estadounidense en este campo. La brecha sigue siendo tan grande como a simple vista.
Dicho todo esto, entonces, ¿qué tamaño tiene el paraíso de Weber?
Mediante la corrección de las perturbaciones atmosféricas, al menos se puede resolver el problema de la luz visible, pero los infrarrojos, los ultravioletas y los rayos X no son tan fáciles de eliminar, porque estos tipos no se ven perturbados por la atmósfera, pero absorbido por la atmósfera. No importa cuánto juegues en tierra, es imposible restaurar una señal perdida.
Entonces, este trabajo tiene que ir al espacio.
Según las teorías existentes, el universo se ha ido expandiendo a una velocidad superior a la velocidad de la luz, provocando un importante corrimiento al rojo en los espectros de los objetos distantes. La luz visible emitida allí puede convertirse aquí en infrarroja.
De este modo, si se quiere ver de lejos, hay que recurrir a los rayos infrarrojos.
El Hubble sólo puede arreglárselas con la banda infrarroja y tardará 65.438+0,34 mil millones de años luz en alcanzar el cielo, que es la situación del BIGBANG 400 millones de años después. Sin embargo, según las últimas investigaciones, las primeras estrellas del universo nacieron entre 200 y 300 millones de años después del Big Bang, que es la llamada "primera luz del universo".
Lo que busca este primer rayo de luz es un telescopio de infrarrojos.
Así que aquí viene Weber.
El nombre oficial que le damos es "Telescopio Espacial Webb", pero todo el mundo está acostumbrado a llamarlo Webb.
Se necesitaron 14 años para lanzar este tipo, porque realmente requirió mucho esfuerzo, encarnando plenamente la base profunda de Estados Unidos en el campo de la industria de precisión y casi alcanzó el límite de la ergonomía.
Por ejemplo, la rugosidad de la superficie de un espejo primario con un diámetro de 6,5 metros es inferior a 10 nm. Además, para no desperdiciar esta precisión de procesamiento, se puede imaginar la precisión del soporte y el sistema de control.
Después de desplegar una plataforma tan compleja y enorme en el espacio, el error no supera las decenas de nanómetros.
Cuanto mayor es la temperatura, más fuertes son los rayos infrarrojos, por lo que, como telescopio de infrarrojos, el enfriamiento se convierte en la máxima prioridad; de lo contrario, sus propios rayos infrarrojos son suficientes.
Pongamos un ejemplo no relacionado.
El famoso misil estadounidense Javelin en la reciente guerra entre Rusia y Ucrania requiere un enfriamiento continuo del dispositivo de imágenes infrarrojas antes de utilizar imágenes térmicas. El manual de usuario del misil Javelin de EE. UU. muestra que debe esperar entre 2,5 y 3,5 minutos después de comenzar. La pequeña batería y el refrigerador equipados con el misil solo pueden durar 4 minutos, lo que significa que la ventana de disparo es de solo 1 minuto y 30 segundos como máximo. Si el bloqueo y el disparo no se completan en un minuto y medio, el tirador debe reemplazar el refrigerador y la batería. Por lo tanto, siempre que la jabalina esté adecuadamente explorada y los pasos estén bien coordinados, no es fácil lidiar con los tanques.
Eso no viene al caso. Ya sea en el cielo o bajo tierra, si quieres lidiar con los rayos infrarrojos, primero debes tener suficiente frío.
¡Mucha gente piensa que no es fácil enfriar un espacio cuando hace tanto frío! De hecho, es todo lo contrario. Como no hay aire para disipar el calor en el espacio, el sol te calentará, por lo que primero debes aislarlo. Weber trajo cinco capas de velas de sombra grandes y delgadas. Para reflejar el calor tanto como sea posible, estas cinco capas de velas delgadas, que tienen sólo decenas de micrones de espesor, también hacen todo lo posible para garantizar que la temperatura en la parte trasera esté dentro de los 50 K.
Pero no hace suficiente frío, por lo que los científicos han desarrollado especialmente un refrigerador de tubo de pulso que no solo puede enfriar el sensor de infrarrojos a 7K, sino que además casi no tiene vibración. Piénselo, si el refrigerador provoca sacudidas de decenas de nanómetros, entonces el procesamiento de precisión anterior será en vano.
Si este es el caso, Webber no se retrasará hasta el 14. Lo más problemático aún queda atrás.
La Tierra misma es un enorme emisor de infrarrojos. Para evitar interferencias de la Tierra, Webber debería mantenerse alejado de la Tierra. ¿Hasta dónde? En un punto lagrangiano, en pocas palabras, este es un lugar donde la gravedad del Sol es equivalente a la gravedad de la Tierra, y la nave espacial puede flotar aquí, un poco como una órbita geosincrónica. Hay cinco lugares de este tipo y Weber termina en L2, a 15.000 kilómetros de la Tierra.
En comparación, el Hubble está a sólo 590 kilómetros de la Tierra. De hecho, el Hubble tuvo problemas inmediatamente después de su último día. El espejo principal estaba desviado en dos milésimas de milímetro y las fotografías tomadas fueron terribles, por lo que enviaron a los astronautas para el primer mantenimiento.
Es absolutamente imposible enviar gente a reparar Webb, que está a 654,38+0,5 millones de kilómetros de distancia. Weber tiene hasta 344 puntos de falla y no tiene respaldo redundante. Mientras uno de ellos salga mal, se desperdiciarán 654,38+00 mil millones de dólares. Lamentablemente, estos puntos de falla a menudo fallan durante las pruebas en tierra. Por ejemplo, en 2018, la fina vela de sombra se rompió al desplegarla. Bajo este tipo de presión, no sería tan extraño retrasarlo hasta 2014.
En resumen, Webb tiene muchos detalles de ingeniería escandalosos y un contenido tecnológico impecable. Puede considerarse el pináculo de la industria de precisión humana y puede llevar el título de "el telescopio más poderoso de la historia".
¿Podrá ver el nacimiento del universo explotando el cielo de esta manera? No, el infrarrojo no lo es todo, e incluso las ondas electromagnéticas no son suficientes para explicar el origen del universo. Este tipo de actividad requiere al menos una columna vertebral de ondas gravitacionales, materia oscura, neutrinos, etc. para vislumbrarla.
El Telescopio Espacial Webb opera en las bandas del infrarrojo cercano y del infrarrojo medio y se utiliza para observar la formación de las primeras estrellas y galaxias en los primeros días del Big Bang. Según la teoría actual, la edad del universo es de 65,438+03,8 mil millones de años. Hubble ha visto 65,438+03,4 mil millones de años, y Webb puede tener otros 200 millones de años.
El 11 de marzo de 2022, el Telescopio Webb completó la última ronda de ajuste fino de la lente, envió la primera fotografía clara tomada durante la calibración y gradualmente entró en condiciones de funcionamiento. Se espera que las observaciones científicas comiencen oficialmente en el verano, añadiendo otros 200 millones de años luz a la visión humana.
Hay otra digresión: Weber no es sólo un modelo de tecnología, sino también un modelo de fraude monetario. Refleja plenamente no sólo la fuerza científica y tecnológica del emperador estadounidense, sino también el método de pesca. el emperador estadounidense.
El presupuesto inicial de Webber era de 500 millones de dólares, pero pronto se descubrió que no era suficiente. Al año siguiente se añadieron otros 500 millones de dólares.
De lo contrario, los 500 millones de dólares anteriores se habrían desperdiciado. Después de dos años, descubrí que el dinero aún no era suficiente. Agregué 800 millones, pero no se puede dejar de lado, de lo contrario los 654,38+0 mil millones anteriores serán en vano. Dentro de dos años, todavía habrá 700 millones de personas. No podría hacerlo sin él. Tres años después, se sumarán 500 millones más. Un año después, eran otros 500 millones. Dos años después, 600 millones... de un bocado a la vez, se ha comido hasta 9.700 millones, que es peor que el Hubble.
Cuando hablamos de luz visible, todavía podemos ver nuestro país, pero en la banda infrarroja, ¿parece un poco cutre?
Esto no es sorprendente. China es un país en desarrollo. La mayoría de los satélites que lanza se utilizan para fines específicos, como satélites agrícolas que se utilizan para controlar si las tierras cultivadas están ocupadas, satélites infrarrojos que se utilizan para controlar si los bosques están en llamas, etc., y rara vez se utilizan para ello. Investigación básica pura. El monje los contó con los dedos, y parecía que solo eran dos y medio: uno era Wukong, que buscaba la materia oscura, otro era Wisdom Eye, que estudiaba los rayos X, y el otro era Mozi, que estaba acostumbrado a verificar la tecnología de comunicación cuántica (no ciencia puramente básica en sentido estricto).
Entre ellos, las gafas se encuentran un telescopio espacial, cuyo nombre completo es: Hard X-ray Modulation Space Telescope.
Si los rayos infrarrojos son indispensables para estudiar el origen de las estrellas, entonces los rayos X son indispensables para estudiar la muerte de las estrellas. Los rayos X son ondas electromagnéticas de muy alta energía que generalmente provienen de actividades celestes violentas, como explosiones estelares. El estudio de los objetos celestes de alta energía es definitivamente indispensable, por lo que también es un punto de investigación.
En comparación con los telescopios espaciales invisibles y visibles, se puede decir que los telescopios de rayos X son infinitos. No hay manera, no hay nada después de que los rayos X pasan a través de la atmósfera, por lo que todos solo pueden trabajar en el cielo. El satélite europeo XMM-Newton, el detector de rayos X Time Variable Rossi de Estados Unidos, el Observatorio de rayos X Chandra, el satélite Suzaku de Japón, el telescopio de rayos X eROSITA de Alemania...
En muchos países, entre ellos Telescopios de rayos X, Yan Hui es el mejor. Es el telescopio de rayos X duros con mayor sensibilidad y resolución del mundo. No es nada. Como sucesor de "Wisdom Eyes", se espera que en 2025 se lance el "Observatorio espacial mejorado de polarización y variación del tiempo de rayos X", un proyecto espacial cooperativo internacional a gran escala liderado por China. Observatorio espacial emblemático de rayos X.
El mapa de rayos X más detallado del universo hasta el momento contiene 6,5438 millones de fuentes de rayos X, y los datos provienen de la primera misión de estudio del telescopio de rayos X alemán eROSITA.
Finalmente, encontremos una razón fundamental para quemar dinero.
En 1974, para celebrar la finalización de la reconstrucción del radiotelescopio de Arecibo, el telescopio transmitió una serie de mensajes que contenían la civilización humana al cúmulo globular de estrellas M13, a 25.000 años luz de distancia. Se trata del famoso ". Arecibo “Blog de noticias”.
Este mensaje ha viajado hasta ahora aproximadamente 50 años luz. Si la tecnología extraterrestre es superior y puede detectar pequeñas señales de radio, entonces el experimento del telégrafo transatlántico de Marconi en 1901 fue la primera señal de radio enviada por humanos. Ahora esta señal ha viajado 120 años.
Ésta es la distancia más lejana que han alcanzado las huellas humanas en el universo.
Si tienes suerte, piensa que está a 50 años luz de distancia. Actualmente se han descubierto en esta zona unos 50 planetas similares a la Tierra. La posibilidad de que nazca vida inteligente en estos 50 planetas es muy pequeña y las criaturas tienen la capacidad y la intención de atacar el sistema solar. La gente en la Tierra no necesita preocuparse.
Así que este mensaje siguió avanzando. Dentro del cúmulo globular de estrellas M13 se han descubierto entre cinco y seis mil planetas similares a la Tierra. Contando los planetas no descubiertos, y mucho menos decenas de miles, no puedo garantizarlo esta vez.
Ampliando el número base, los astrónomos estiman de forma conservadora que hay al menos 6 mil millones de planetas similares a la Tierra en la Vía Láctea. Piénselo, ¿cómo podría la Tierra llegar a ser uno entre 6 mil millones? Es casi seguro que hay otros seres inteligentes en la galaxia.
Luego, en los próximos 654,38 millones de años, es posible que haya criaturas inteligentes que reciban información de la gente en la Tierra. Esta suposición está bien fundada. Con el nivel actual de ciencia y tecnología humanas, las señales de radar ordinarias ya pueden detectarse a 50 años luz de distancia. Si los extraterrestres están entre dos mil y tres mil años más avanzados que nosotros, ¿no sería pan comido recibir ondas electromagnéticas desde miles de años luz de distancia?
¡Debemos tomar precauciones al respecto!
¿Esperas que tu tío alienígena ayude desinteresadamente a la gente de la Tierra? ¿O desea tener intercambios amistosos e intercambiar bienes necesarios con niveles tecnológicos iguales? Por ejemplo, si quieres ver la escena de la ascensión al trono de Qin Shihuang, necesitas encontrar extraterrestres a más de 2200 años luz de distancia, tomarles fotografías ahora (para ellos, fue hace más de 2000 años) y luego comunícate con ellos a través del agujero de gusano.
El mensaje de Arecibo está en camino, gente de la Tierra, y no les queda mucho tiempo.