詹姆斯·韦伯太空望远镜图片显示来自微流星体撞击的值得注意的破坏

By Elizabeth Howell 

2022/7/20

Science & Astronomy

美国宇航局不确保在事件 “超出发射前对破坏的预期”后一个太空岩石对韦伯的寿命会有多大的影响。

右边是詹姆斯·韦伯太空望远镜在2022年6月21日的状态，在一次意想不到的大微流星体撞击和随后的反应后与左边的预期状态相比 (Image credit: NASA/STScI)

一块小小的太空岩石已被证明对美国宇航局新操作的深空望远镜有一个很大的影响。

5月22日至24日之间一颗微流星撞击了詹姆斯·韦伯太空望远镜，撞击天文台18面六角形金色镜子中的一面。美国宇航局在六月份已经披露过微流星体撞击并指出这些碎片比发射前建模已经考虑到的尺寸更大。现在，执行使命的科学家已经在7月12日发布的一份描述关于该使命在它的太空中头六个月期间用天文台学到的这一打击的到家严重性报告中分享了一张图片。

令人高兴的是，在这种情况下对韦伯的整体影响是小的。也就是说，该报告概述正在担负来评估微米级行星对韦伯的长期影响的工程师的调查和建模。

报告作者指出，基于燃料使用望远镜应该在太空中持续20年。但科学家不确保一个微米流星撞击会对它的操作有多大的影响。

微米流星是太空操作的一个已知危险，而面对它们对科学家绝不是什么新鲜事。国际空间站和哈勃太空望远镜是仍然操作的长期运行计划之一，尽管偶尔太空岩石撞击。然而，韦伯在拉格朗日2号点的轨道距离地球约100万英里（150万公里），可能会可考虑的改变风险概况。

韦伯工程师首先在对准（或波前传感）阶段的调试期间探测到主反射镜上的变形，这将六角形反射镜的18个段放置成捕获光线的最佳位置。

 报告指出，前六次撞击达到了发射前的预期率，因为它们以每月一次来到。此外，一些由此造成的变形通过镜像重新对准是可纠正的。但该论文指出，正是这六次撞击之一的严重程度造成了更多的关注，因为它对一个称为C3的分段造成了一个重大的瑕疵。报告指出，五月下旬的撞击“在那一段整体图中造成了重大的不可纠正的变化”。

然而，在这种情况下对使命的总体影响是小的，“因为只有一小部分望远镜面积被影响”。十七个镜子段仍然无瑕疵的，工程师能够重新对齐韦伯的段来解释大部分破坏。

通过詹姆斯韦伯太空望远镜的NIRCam仪器2.12微米滤光片看到的木星及其卫星欧罗巴（左）。 (Image credit: NASA, ESA, CSA, and B. Holler and J. Stansberry (STScI))

工程师仍在建模此类事件将多频繁发生。该团队写道，“目前尚不清楚是否2022年5月对C3段的撞击是一个罕见的事件”。他们说，他们幸好获得一个从统计学上讲只每隔几年发生一次的高能量撞击是可能的。

该团队写道，或者可能是韦伯是“比发射前建模预测的更容易受到微流星的破坏”。建模正在进行来估计微流星体的危险种群并弄清楚补救措施，例如限制指向方向。

该团队写道， 一种补救措施可能是最小化韦伯直接指进它的轨道方向中的时间量，“从统计学上讲，它有一个更高的微流星体率和能量”。

按照《天文学》杂志，主反射镜性能被它变形星光多少评估，并被用科学家叫波前误差均方根的测量。当韦伯的使命开始时，受影响的C3段有过一个56纳米均方根（rms）的波前误差，这与其他17个镜子部分对齐。

然而，后撞击，这个误差增加到258纳米均方根，但对镜段的重新对齐为一个整体的全面撞击降低到仅59 纳米均方根。目前，该团队写道韦伯对准完全在性能限制范围内，因为重新对齐的镜子段约是 “以前的最佳波前误差均方根值高出约5-10 nm 均方根值”。

按照《自然》杂志，目前，工程师们正在密切关注潜在的未来产生尘埃事件，例如在2023年和2024年，届时韦伯被预计飞过由哈雷彗星留下的粒子。

美国宇航局位于阿拉巴马州亨茨维尔马歇尔太空飞行中心的流星体环境办公室正在建模与哈雷相关的韦伯撞击风险。《自然》杂志补充说，美国宇航局官员在最近的媒体吹风会上也强调微米流星问题让他们全力关注。.