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回顾过去詹姆斯·韦伯太空望远镜即将发射, 为该项目做出贡献的365体育APP下载数十名教职员工和校友正在等待13.50亿年前.Bob马克特
Rendering of James Webb Space Telescope; 罗彻斯特大学 faculty and alumni had lead roles on the telescope早期宇宙之眼:一幅艺术家绘制的图显示,詹姆斯·韦伯太空望远镜已经完全展开,当它到达距离地球约100万英里的轨道时,美国国家航空航天局的天文台将出现在它的轨道上. 计划于今年晚些时候推出, 该望远镜被设计成30年哈勃太空望远镜的继任者. 新天文台将能够捕捉到远至13年前的数据.50亿年前,星系和恒星刚形成的时候. (照片:美国国家航空航天局)

当詹姆斯·韦伯太空望远镜传回第一批图像时,吉姆·费厄纳普已经知道会发生什么.

一所大学的社区努力

以下是一些为Webb项目做出贡献的大学社区成员的样本:

光学产品完整性团队由Duncan 摩尔 ' 74(博士)共同主持, 鲁道夫和希尔达·金斯莱克光学工程科学教授, 还有69年的吉姆·怀恩特(博士), 21(荣誉), 现在的詹姆斯·C. 亚利桑那大学怀恩特光学科学学院.

其他成员包括吉姆·费厄纳普,罗伯特·E. Hopkins Professor of Optics; Greg Forbes, a former optics professor; Roy Frieden ’66 (PhD); and Robert Shannon ’54, ’57 (MA), 00(荣誉).

1983年,Laryssa Sharvan Densmore在诺斯罗普·格鲁曼公司指导机械空间产品和制造, 韦伯项目的主承包商. 除了, 理查德Rifelli 74, 1977年(MS)担任诺斯罗普·格鲁曼公司的首席系统工程师, 本·维斯04年(博士), 公司的系统工程主管, 将在巴尔的摩的特派团行动中心的控制台担任响应协调员.

87年的李·范伯格是光学望远镜元件经理, Joe Howard ' 00(博士)是首席光学设计师. 他们是43个光学学院之一, 学生, 以及为韦伯做出贡献的校友, 根据David Aronstein ' 02(博士), 在卡洛斯·斯特劳德教授的光学研究所历史的更新中写了一章365体育赛事直播他们参与的内容, 王冠上的宝石. 阿龙斯坦是美国国家航空航天局的前光学科学家,他也在韦伯工作.

“他们看起来会很可怕,”罗伯特·E. 365体育APP下载霍普金斯光学教授.

也难怪. 有史以来最大的, 14,300磅的, 太空望远镜必须像折叠桌子一样折叠起来,才能装进阿丽亚娜火箭里, 然后在今年晚些时候经受一次剧烈的发射,到达轨道940,距离地球近七百公里,在月球之外000英里的地方.

当韦伯展开时——当望远镜展开时, 加上一个网球场大小的遮阳板,主望远镜的18面六角形镜子将会错位.

Fienup解释说:“它们会偏离很远,可能只差一毫米。. “所以,365体育赛事直播将开始得到这些可怕的模糊图像.”

只有在镜子的排列精度小于万分之一毫米后,韦伯才能够传输人类从未见过的东西——来自13的非常清晰的红外图像.50亿年前,星系和恒星刚形成的时候.

这种工程上的奇迹——这种纯粹体积和精确程度的精妙平衡——在很大程度上要归功于Fienup. 还有365体育APP下载的其他教职工, 学生, 以及为这个项目做出贡献的校友.

Fienup和他的博士生团队开发了相位检索算法,可以用来微调18面六角形镜子. 算法会将望远镜拍摄的明亮参考星的模糊图像与恒星的实际外观进行比较,并相应地调整每面镜子上的7个执行器.

以防使用算法的美国国家航空航天局团队遇到意想不到的困难, Fienup和他的学生将会用他们专门为最坏情况开发的更健壮的算法来做准备.

要完全理解为什么韦伯望远镜如此独特,以及为什么Fienup和其他两个与365体育赛事直播有关系的关键贡献者参与了它的开发,你首先需要理解韦伯的前任发生了什么.

哈勃:365体育赛事直播有个问题

哈勃太空望远镜于1990年发射,用超过1个望远镜彻底改变了天文学.在它31年的运行中,对恒星、星系和行星进行了400万次观测.

然而,哈勃望远镜发送的最初图像是模糊的. 不像韦伯预想的“可怕”的最初图像,哈勃的“近视”是没有预料到的. 美国国家航空航天局, 四年前挑战者号航天飞机爆炸后坠毁, 面对一场公关灾难,政客们质疑该机构的能力,喜剧演员们把望远镜当成笑柄.

Duncan 摩尔 ' 74(博士), 鲁道夫和希尔达·金斯莱克光学工程科学教授, 在缅因州度假的时候,他接到了美国国家航空航天局要飞往华盛顿的电话, DC, 一个为期一天的专家会议来帮助找出问题所在.

“那里似乎有无数人,”摩尔回忆道. 这个问题很快被追踪到镜子制造过程中的校准错误. 摩尔最终主持了哈勃独立光学审查小组, 它的形成是为了确定镜子的形状如何不同于规格,并纠正它. 尽管面临着很高的技术难度、政治阴谋和严格的预算限制,该委员会还是成功了.

Fienup, 然后是密歇根环境研究所的一名科学家, 也发挥了重要作用. 他领导了一个项目,通过使用相位反演算法来分析哈勃模糊的图像,帮助确定望远镜的精确像差.

87年的李·范伯格, 他毕业于光学研究所,1991年开始在美国宇航局工作, 帮助进行了校正光学和新仪器的独立光学测试,这些仪器最终在1993年被航天飞机宇航员安装在哈勃上.

摩尔的贡献, Fienup, 在建造哈勃望远镜的时候,范伯格将被美国国家航空航天局铭记.

365体育APP下载校友的詹姆斯·韦伯太空望远镜批判性视野:“对于光学工程师来说, 这个项目就像人们所能想象的那样有趣,美国国家航空航天局87年的李·范伯格(左)说。, 谁担任了韦伯最重要的领导角色之一. 在诺斯罗普·格鲁曼公司, 望远镜的主承包商, 1983年,Laryssa Sharvan Densmore指导超过200人从事与web相关的项目. [Photo: 美国国家航空航天局 (Feinberg); Northrop Grumman (Densmore)]

韦伯:下一代望远镜

甚至在哈勃发射之前, 天文学家和工程师开始考虑下一代太空望远镜.

它的主镜表面积是哈勃望远镜的六倍多, 韦伯将拥有更强的集光能力和识别时间边缘微弱恒星和星系的灵敏度. 不像哈勃, 哪些主要收集可见光和紫外线波长的图像, 韦伯将收集红外图像.

这一点很重要,因为在宇宙中形成的第一批发光物体发射出紫外线和可见光,这些光在宇宙膨胀的过程中被拉伸,所以今天到达365体育赛事直播这里的是红外光. 因为它具有更强的红外线探测能力, 韦伯将能够看到更久远的时间.

然而,该望远镜需要保持在零下370华氏度以下才能捕捉到红外图像. 来完成,, 望远镜必须在离地球近一百万英里的地方运行, 在那里它可以不受太阳、地球和月球的光线的照射.

对于韦伯来说,这个距离太大了,无法像哈勃那样被航天飞机宇航员轻松有效地服务. 因此, 为了这次发射,美国国家航空航天局必须更加仔细地测试韦伯的各个方面——即使是在低温下.

摩尔, 他刚刚结束了在白宫科技政策办公室(White House Office of Science and 技术 Policy)担任技术副主任的工作, 在2002年被任命为韦伯望远镜光学产品完整性团队的联合主席,以帮助确保没有捷径被采取. Fienup后来加入了他的小组.

Feinberg, 离开美国国家航空航天局去一家初创公司工作的人, 是在911恐怖袭击后不久被引诱回来的吗. 韦伯得到了一大笔资金, 和约翰·马瑟, 最终的诺贝尔奖得主, 是项目科学家, 范伯格说. 对于一个光学工程师来说,这个项目非常有趣.”

2001年,范伯格被任命为韦伯项目最重要的领导角色之一. 他不知道这会变成一个20年的承诺.

365体育APP下载的Jim Fienup教授,他曾在詹姆斯·韦伯太空望远镜工作James Fienup(照片:J. 亚当窗口)
365体育APP下载的邓肯·摩尔教授,他曾在詹姆斯·韦伯太空望远镜工作Duncan 摩尔(照片:J. 亚当窗口)

韦伯:濒临危机,成本上升

韦伯的光学望远镜元件经理, 范伯格监督了望远镜的整体发展, 包括三个关键技术:轻量化反射镜, 轻量级的低温结构, 波前传感和控制. 他还共同主持了一个评审委员会,该委员会选择铍作为主反射镜的材料,并对望远镜的飞行和测试架构做出了重大贡献.

范伯格自豪地回忆起他和他的团队如何在三年半的时间里“疯狂工作”来开发新技术. 镜子的实际制造, 由多个承办商完成, 让他“游遍全国”八年, “弄清楚365体育赛事直播是如何测试镜子的, 他们将如何一起工作, 同时处理管理和工程.”

他最重要的贡献, 范伯格说, 成功地计划和监督了望远镜及其光学系统的低温测试吗. 最终测试于2017年在约翰逊航天中心(Johnson Space Center)一个90英尺高的室内进行,该室内最初是在上世纪60年代用于测试阿波罗飞船的.

就像达到低温稳定温度一样, 飓风哈维以毁灭性的力量袭击了休斯顿. 120名来自世界各地的工程师和科学家共同付出了“惊人的团队努力”,才使测试得以继续, Feinberg后来说. 四名拥有“大型德克萨斯皮卡车”的团队成员每12小时载着人们往返于该设施. 该团队必须处理泄漏,一些人睡在地板上,以防止对飞行硬件的风险. 通过这一切,光学表现令人钦佩.

然而, 在所有的成功中, 越来越, 2010年,随着韦伯项目的成本开始急剧上升,公众的批评之声开始令人沮丧.

“在一件事情上如此努力,感觉365体育赛事直播做了那么多正确的事情,这很困难, 只为了增加成本而得到很多负面的宣传,范伯格说:.

韦伯值得吗?

2017年4月, 邓肯·摩尔从马里兰州的戈达德太空飞行中心向365体育赛事直播发送了一张照片. 这条信息写道:“我站在詹姆斯·韦伯太空望远镜前——哈勃的替代品. 它将在两周后离开戈达德,前往约翰逊证监会(Johnson SFC)进行测试. 我从2002年开始研究这款游戏,当时游戏发行日期是2009年,价格是1美元.5B!”

美国政府问责局(US Government Accountability Office) 5月份发布的一份报告估计,成本为9美元.70亿年. 报告还提到,由于运载火箭的“异常”,预定发射的另一次推迟.

即使在2002年, 摩尔很清楚, Fienup, 和范伯格认为,美国国家航空航天局严重低估了该项目的成本,因为该项目规模庞大,面临诸多工程挑战.

范伯格说:“我认为在早期就有一些希望的想法。. “我的想法是,这将比他们想象的困难得多.

“然而,请记住,这是美国宇航局建造的第一架轻型、分段式望远镜. 没有路线图. 365体育赛事直播必须发明几乎所有的东西,从如何建模,到如何测试. 你如何估算成本呢当你在创造的时候?”

尽管如此, 甚至该领域的科学家们也表达了他们的担忧,认为美国国家航空航天局把太多的鸡蛋放在了韦伯的篮子里, 以其他项目为代价.

马丁猫王, 哈佛史密森天体物理学中心的天体物理学家, 在2018年接受《365体育APP下载》采访时表示,“像韦伯这样的单一任务的主导可能是一件坏事”. “它催生了一种‘太大而不能倒’综合症, 因为它不能失败你不能用取消来威胁它, 为了确保成功,人们会因谨慎而犯错误. 更多的谨慎意味着更多的测试和更多的资金, 你必须提供哪些以避免失败, 所以你得到了一个成本膨胀的反馈循环.”

那么,韦伯值得吗?

福利的“韦伯”

和大多数“大科学”项目一样, 在科学家们努力应对这一雄心勃勃的事业的挑战时,对韦伯望远镜的研究和开发帮助导致了其他发现.

自2002年加入光学研究所以来, Fienup已经连续16年获得美国国家航空航天局的资助, 总计超过1美元.600万美元,其中大部分用于为韦伯项目开发更鲁棒的相位检索算法. 他的六个博士生的论文都是基于与韦伯有关的研究. 他的五个学生后来去了美国宇航局戈达德太空飞行中心工作.

毫无疑问,美国其他大学也获得了类似的福利.

范伯格还列举了其他好处. 这个项目, 例如, 是“激励年轻人进入STEM(科学, 技术, 工程, 和数学)字段,”他说. 如果韦伯表现如预期, 286实验和观察, 由世界各地的科学家提出, 在望远镜运行的第一年,将会使用它吗.

“真正令人震惊的是,每一次观察都让人感觉它可能有自己的使命,范伯格说:. 从这个角度, 他说, 韦伯的成本, 与发射近300次不同任务的成本相比, 变得更加合理.

摩尔说,他能理解为什么批评者会不同意. “365体育赛事直播有很多社交活动要做. 当你把韦伯和那些花费数万亿美元的项目相比, 100亿美元, 如果这是最终的成本, 看起来是小菜一碟. 但是100亿美元是一大笔钱.”

作为一名工程师, 然而, 摩尔说,他“对韦伯将给365体育赛事直播提供的回溯更久远的时间的能力感到非常兴奋。.”

大学社区的其他成员也一样,他们对自己能够做出贡献感到感激和自豪.

“参与这样重大的活动是一个千载难逢的机会,1983年的机械工程校友Laryssa Sharvan Densmore说, 诺斯罗普·格鲁曼公司的航天产品和制造主管是谁, 韦伯的主要承包商. “韦伯将改变365体育赛事直播观察星系的方式, 展开365体育赛事直播的过去, 打开365体育赛事直播对天文学的科学理解之门, 天体物理学, 以及365体育赛事直播在这个宇宙中的位置.”

光学毕业生Richard riphelli, 74年毕业, 1977年(MS)自2002年以来一直担任诺斯罗普·格鲁曼望远镜的首席系统工程师. “见证这个独特的天文台从一个概念到一个完全功能的天文台的发展是非常了不起的,”他说. “能和这么多有才华的人在这个项目上合作真的是一种荣誉.

“科学将是惊人的!”