科学探索|NASA科学家介绍詹姆斯·韦伯太空望远镜的冷热变化
美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的光学对准工作完成后 ， 韦伯团队进入了科学仪器调试的最后阶段 。在这个最后阶段 ， 韦伯团队和仪器科学家将测试四个科学仪器的所有模式和操作 ， 以评估它们的性能、校准和整个观测站的运作 。
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当韦伯望远镜的镜子慢慢冷却到它们的最终工作温度时 ， 韦伯团队正在为热稳定性测试做准备 。NASA戈达德太空飞行中心韦伯副天文台项目科学家 Erin Smith介绍了这个测试的冷热情况 。
“韦伯的五层遮阳板使望远镜和科学仪器保持凉爽 ， 并使其免受太阳、地球和月球的影响 。这种保护使韦伯能够对红外宇宙进行测量 ， 这需要一个冷的望远镜和冷的仪器光学器件 。然而 ， 当韦伯指向天空周围的不同目标时 ， 太阳在遮阳板上的角度就会发生变化 ， 这就改变了天文台的热曲线 。这些温度的变化会引起观测站的微小变化 ， 并影响韦伯的光学质量、指向性、观测背景和其他参数 。”
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“热稳定性演习将通过在韦伯视场的两个极端之间移动来测量这些变化 ， 从热态到冷态 ， 在冷态下停留多天 ， 然后再回转到热态 。在这段时间里 ， 韦伯团队将测量热稳定性、指向性和光学波前漂移 。除了测量天文台的性能外 ， 该团队还将检查用于预测天文台行为的热力模型 。”
【科学探索|NASA科学家介绍詹姆斯·韦伯太空望远镜的冷热变化】“在望远镜被遮挡住太阳的情况下 ， 韦伯在任何时候都能观察到天空中的一个环形区域或“甜甜圈” ， 称为“视场” 。在每年的过程中 ， 这个环形物扫过整个天空 。倾角是指朝向（负）或远离（正）太阳的角度 。韦伯点在-5和+45度的倾角之间 。热态是在0度 ， 太阳正对着遮阳板照射 。冷态是+45度 ， 太阳光减少了一个余弦系数（45度） ， 约为0.7 。”
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“为了开始热稳定性测试 ， 韦伯团队将以约0度的俯仰角将韦伯指向热态 ， 并在其热稳定时保持5天 。该团队将对指向的稳定性、光学波前误差和仪器电子装置引起的任何振荡进行基线测量 。一旦这个基线建立起来 ， 团队将把天文台回转到冷态 ， 大约+40度的俯仰 。在回转之后 ， 研究小组将立即使用NIRCam的一套弱透镜 ， 持续24小时 ， 以连续测量对波前的任何短时尺度的影响 。在此之后 ， 团队将每12小时监测一次望远镜的稳定性 ， 以测量望远镜本身的热稳定性 。”
“望远镜将在冷态下度过一个多星期 ， 直到温度稳定下来 。然后韦伯将回转到热态 ， 团队将使用FGS/NIRISS和NIRCam仪器获取高频率的指向性稳定数据 。MIRI仪器也将在两种姿态下进行观测 ， 以了解不断变化的热环境如何影响中红外背景水平 。在这个漫长的测试过程中 ， 望远镜不会无所事事；一些仪器的调试活动与冷热指向兼容 。”
“当集合在一起时 ， 来自热稳定性测试的数据将使团队更好地了解观测站的热性能 。虽然这些变化预计非常小 ， 但韦伯是如此敏感 ， 以至于在我们优化望远镜的性能时 ， 它们可能会产生差异 。这种对韦伯开发者所使用的复杂热力模型的现实世界的校准 ， 将有助于为未来的观测策略和建议提供信息 。”
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