聽說過最開腦洞的「太陽望遠鏡」嗎?
你的確沒看錯,這的確是美國宇航局驚世駭俗的計劃!是不是這種瘋狂計劃,顛覆了你對望遠鏡的印象?甚至比你看到的科幻大片/科幻小說更加科幻?
先來簡單說說,通常意義上的望遠鏡。一提到望遠鏡telescope,大家都會很自然地想到,這種光學儀器能夠把遠處的東東,一下子拉近到我們眼前。從1000米外的窈窕淑女,到380000公里外的月神嫦娥。甚至你可能會想到伽利略,用望遠鏡發現了木星的4顆衛星,推翻了托勒密的地心說。
其實,這還是望遠鏡史話的老橋段,原理就是一個:利用凹凸鏡片,觀測看得見的光。不過,隨著人類對宇宙的了解,發現來自太空的信息可不僅僅是可見光,看不見的各種光線更是遍布宇宙。能量從低到高的光線依次是:無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、伽馬射線。
所以呢,科學家相對應地製造出:無線電望遠鏡(天文射電望遠鏡)、微波望遠鏡、紅外望遠鏡、可見光學望遠鏡、紫外望遠鏡、X射線太空望遠鏡、伽馬射線太空望遠鏡。當然,很多望遠鏡都是兼跨的,能夠同時檢測多種光線。(你渴望了解更多的望遠鏡知識,近期我會抽空細聊的,謹請關注。)
總之,迄今為止人類打造的所有望遠鏡都是「人造的」!我的意思是說,觀測、檢測所有光線的儀器和材料都是人造的!但是呢,回到今天的正題——NASA異想天開的「太陽望遠鏡」,卻顛覆了人造望遠鏡的傳統玩法,把太陽當作天然鏡片,造出史上最偉大的望遠鏡!
這到底怎麼回事呢?
生活中你一定見過——就像這樣。
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宇宙中黑洞,也能形成這樣的真實奇觀。
其實,稍稍了解廣義相對論的朋友都知道,這是引力造成的。所謂引力,不過是宇宙構造的結果,大質量天體都會造成明顯的時空彎曲,包括物體、時間、光都會跟著這種時空彎曲而變形。這種現象有個學名,叫引力透鏡效應gravitational lensing。
其實,太陽就是個巨大天體,凡是大質量天體能形成的引力透鏡效應,太陽同樣有本事可以形成。
這就是引力透鏡效應的示意圖。在地球上觀測到的AB雙星,因為受到和沒受到太陽的引力透鏡作用,顯現出來的位置非常不同。
這對天文學家來說,既是壞事又是好事。壞處是每一個觀測都得濾掉這種變形帶來的干擾。但好處卻無可替代,因為它能夠放大空間——宇宙深空。也就是說,在天才般的天文學家看來,太陽就是一個巨大無比的宇宙放大鏡!儘管你我用肉眼一時還看不出來。
但在NASA眼裡,太陽已經儼然是最大、最強悍的天文望遠鏡啦!當然了,還需要有若干個條件,才能把太陽變成史上最偉大的望遠鏡。
首先,要想利用太陽透鏡,就得讓相關的觀測儀器,要麼非常接近太陽,要麼遠離太陽,這樣才能有效成像。經測算,近到跟水星軌道差不多,遠到距離太陽550AU。
信使號水星探測器,經得起高達400℃的高溫考驗。
先說近的,水星軌道到太陽的平均距離只有5800萬公里,是地球到太陽距離的1/3,必須經得起被太陽烤化的考驗。好在2004年~2015年期間作為水星探測器的信使號MESSENGER,已經證明了人造物能夠經得起高達400℃的高溫考驗。
再說遠點的,需要成像儀器飛到550個天文單位之外!這是個什麼概念?1AU就是1個天文單位,地球到太陽的距離,1.5億公里。這需要光飛行8.3分鐘才能達到。
現已飛行137AU的旅行者1號。
所以呢,現有階段要想儘早使用太陽望遠鏡,這個肯定沒戲。最最切實可行的方案就是,製造、發射近日點上的太陽望遠鏡成像儀器。
當然了,真的要想把太陽當成太陽望遠鏡,還有兩個先決條件就是工程製造、成像技術處理。前者是對現有人類工程製造的極限挑戰,後者是對超級計算機的更高要求。
如果NASA動真格的話,我相信這些挑戰都不是問題,真正的問題來自國會山的預算,這一代美國政客們還有肯尼迪或者里根時代的太空夢想嗎?
最後一個問題,也是最最重要的問題,太陽望遠鏡到底能看多遠?能夠揭開哪些未知宇宙的奧秘?
先說近的吧,最近NASA公布出來「地球的備胎」,Trappist-1的真實影像,只是一堆馬賽克,其實就在40光年外。這已經是人類目前最大觀測能力啦。
但如果換成太陽望遠鏡觀測的話,Trappist-1就像是太陽系最近的鄰居——比鄰星Proxima Centauri一樣清晰。也就是說,太陽望遠鏡的觀測視野,至少要比現有人造望遠鏡高出幾個數量級。
更重要的是,它必將對本宇宙最大幾個未解之謎:宇宙尺度、暗能量、暗物質、宇宙膨脹速度、外星生命和宜居帶的發現……都將揭示出驚天動地的答案。
畢竟,只有跳出天井的蛤蟆,才能弄清楚還有一個更宏大的星空。


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