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《亚盈体育下载》詹姆斯·韦伯太空望远镜即将发射, 数十名为该项目做出贡献的亚盈体育教师和校友正在等待13号的照片.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:一幅艺术家的渲染图,展示了美国国家航空航天局(美国国家航空航天局)的詹姆斯·韦伯太空望远镜完全部署的样子,当它到达距离地球约100万英里的轨道时就会出现. 预计将于今年晚些时候推出, 该望远镜是作为已有30年历史的哈勃太空望远镜的继任者而设计的. 这个新的天文台将能够捕捉到13年以前的数据.50亿年前,星系和恒星刚开始形成的时候. (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·费厄普已经知道会发生什么.

大学社区的努力

以下是一些为韦伯项目做出贡献的大学社区成员的例子:

光学产品完整性团队由Duncan 摩尔联合主持,74岁(博士), 光学工程科学鲁道夫和希尔达·金斯莱克教授, 吉姆·怀恩特69年(博士), 21(荣誉), 詹姆斯C学院的创始院长. 亚利桑那大学怀恩特光学科学学院.

其他成员包括Jim Fienup, Robert 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年的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)曾担任诺斯罗普·格鲁曼公司的首席系统工程师, Ben Weiss’04(博士), 公司的系统工程主管, 将在巴尔的摩任务操作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个光学学院中的一员, 学生, 以及对韦伯有贡献的校友, 根据David Aronstein ' 02(博士), 为光学教授卡洛斯·斯特劳德的光学研究所历史的更新写了一章关于他们的参与, 皇冠上的宝石. 阿龙斯坦曾是美国国家航空航天局的光学科学家,他也参与了韦伯的研究.

“它们看起来会很糟糕,”罗伯特. 亚盈体育霍普金斯大学光学教授.

也难怪. 有史以来最大的, 14,300磅的, 天基望远镜将必须像折叠的落叶桌一样折叠,以适应阿丽亚娜火箭, 然后在今年晚些时候忍受一次剧烈的发射,到达轨道940,距离地球近700英里,在月球外的000英里.

当韦伯展开时——当望远镜展开时, 除了一个网球场大小的遮阳板外,主望远镜的18面六角形镜子也会偏离直线.

费恩普解释说:“他们可能会偏离正常值一毫米。. “所以,亚盈体育将开始得到这些非常模糊的图像.”

只有当这些反射镜对齐到万分之一毫米以内时,韦布才能传输人类从未见过的东西——非常清晰的来自13的红外图像.50亿年前,星系和恒星刚开始形成的时候.

这种工程上的奇迹——这种巨大体积与精确精度之间的精妙平衡——在很大程度上要归功于费厄普. 还有许多亚盈体育下载的其他教员, 学生, 以及为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,可用于微调18个六边形镜子. 算法将把望远镜拍摄到的明亮参考恒星的模糊图像与实际恒星的样子进行比较,并相应地调整每个镜子上的七个执行器.

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, 费厄普和他的学生们将用他们专门为最坏的情况开发的更强大的算法做好准备.

要想完全理解为什么韦伯望远镜如此独特——以及为什么费厄普和其他两个与亚盈体育下载有联系的关键贡献者参与了它的开发——你首先需要了解韦伯的前身发生了什么.

哈勃:亚盈体育有麻烦了

哈勃太空望远镜于1990年发射,它以超过1个的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. 与韦伯最初拍摄的“可怕”的图像不同,哈勃的“近视”是意料之外的. 美国国家航空航天局, 这是四年前挑战者号航天飞机爆炸的结果, 面临着一场公关灾难,政客们质疑该机构的能力,喜剧演员们把望远镜当成了他们的笑柄.

邓肯·摩尔74岁(博士), 光学工程科学鲁道夫和希尔达·金斯莱克教授, 当他接到美国宇航局的电话要飞往华盛顿时,他正在缅因州度假, DC, 召开为期一天的专家会议来找出问题所在.

“那里好像有无数的人,”摩尔回忆道. 这个问题很快被追查到镜面制造过程中的校准错误. 摩尔最终担任了哈勃独立光学审查小组的主席, 它是用来确定镜子的形状与规格有何不同并加以修正的. 尽管技术上的困难重重,政治上的阴谋和严格的预算限制,专家组还是成功了.

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,通过使用相位检索算法分析哈勃的模糊图像,帮助确定望远镜的精确像差.

还有87年的李·范伯格, 他毕业于光学研究所,1991年开始为美国宇航局工作, 帮助对矫正光学和新仪器进行独立光学测试,这些仪器最终在1993年由航天飞机宇航员安装在哈勃上.

摩尔的贡献, Fienup, 当美国国家航空航天局建造哈勃的继任者时,范伯格将被铭记于心.

亚盈体育詹姆斯·韦伯太空望远镜的校友CRITICAL VISION:“针对光学工程师, 这个项目是人们所能想象的最有趣的项目,美国宇航局87年的李·范伯格说(左), 谁曾担任过韦伯最重要的领导职务之一. 在诺斯罗普·格鲁曼公司, 望远镜的主要承包商, Laryssa Sharvan Densmore 83年指导200多人从事与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, 天文学家和工程师们开始考虑下一代天基望远镜.

它的主镜表面积是哈勃的六倍多, 韦伯将有更大的光收集能力和灵敏度,以识别在时间边缘的微弱恒星和星系. 不像哈勃, 它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.

这很重要,因为在宇宙中形成的第一个发光物体发出的紫外线和可见光被宇宙的膨胀拉伸,所以今天亚盈体育看到的是红外光. 它探测红外光的能力增强了, 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红外图像. 来完成,, 望远镜必须在距离地球近100万英里的地方运行, 在那里它可以被持续地屏蔽,不受太阳、地球和月球的照射.

距离太遥远,韦伯无法像哈勃那样由航天飞机宇航员方便有效地维修. 因此, 美国国家航空航天局必须对韦伯的各个方面进行测试,以便这次发射更加谨慎,甚至在低温下也要如此.

摩尔, 他最近刚在白宫科技政策办公室完成了一段技术副主任的任期, 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,以帮助确保不走捷径. 菲恩up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, 在911恐怖袭击后不久被诱骗回国. 韦伯得到了很多资金, 和约翰·马瑟, 最终获得诺贝尔奖的人, 是项目科学家, 范伯格说. “对于一个光学工程师来说,这个项目是你能想象到的最有趣的.”

2001年,范伯格被任命为韦伯项目最重要的领导角色之一. 他不知道这变成了一个20年的承诺.

亚盈体育教授Jim Fienup曾致力于詹姆斯·韦伯太空望远镜的研究James Fienup(图片来源:J. 亚当窗口)
亚盈体育教授邓肯·摩尔,他致力于詹姆斯·韦伯太空望远镜的研究邓肯·摩尔(图片来源:J. 亚当窗口)

韦伯:接近危机和成本上升

作为韦伯光学望远镜的元素管理器, 范伯格监督了该望远镜的整体发展, 包括三个关键技术:轻量化镜子, 轻量级的低温结构, 波前感应和控制. 他还联合主持了一个审查委员会,该委员会选择了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要贡献.

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“疯狂地工作”开发新技术. 镜子的实际制作, 由多个承包商完成, 让他“跑遍全国”八年, "弄清亚盈体育是如何测试镜子的, 它们如何协同工作, 同时处理管理和工程两方面的问题.”

他最重要的贡献, 范伯格说, 是否成功地计划并监督了望远镜及其光学元件的低温测试. 最终的测试于2017年在约翰逊航天中心一个90英尺高的舱室中进行,该舱室最初在20世纪60年代用于测试阿波罗飞船.

正当低温达到的时候, 飓风哈维以毁灭性的力量袭击休斯顿. 120名国际工程师和科学家付出了“惊人的团队努力”才使测试得以继续进行, Feinberg后来说. 四名拥有“德州大皮卡”的团队成员每12小时就把人送到和送到基地. 该团队必须处理泄漏问题,一些人睡在地板上,以防止飞行硬件的风险. 在整个过程中,光学效果令人钦佩.

然而, 在所有的成功中, 越来越, 2010年,随着韦布项目的成本开始急剧上升,公众的一致批评开始让人泄气.

“在一件事情上如此努力地工作,并且觉得亚盈体育做了这么多正确的事情,这是很难的, 结果却因为增加了成本而得到了很多负面宣传,范伯格说:.

韦伯值得吗?

2017年4月, 邓肯·摩尔从马里兰州戈达德太空飞行中心向亚盈体育下载发送了一张照片. 这条信息是这样写的:“我站在詹姆斯·韦伯太空望远镜前——它将取代哈勃望远镜. 它将在两周后离开戈达德,前往约翰逊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(Government Accountability Office) 5月份发布的一份报告估计,这一成本为9美元.70亿年. 报道还提到,由于运载火箭出现“异常”,原定的发射计划再次推迟.

即使在2002年, 摩尔很清楚, Fienup, 和范伯格说,美国国家航空航天局严重低估了项目的规模和工程挑战所带来的成本.

范伯格说:“我认为在早期的时候有一些希望的想法. “我心里想,这将比他们想象的要困难得多.

“然而,请记住,这是美国国家航空航天局有史以来建造的第一架轻型分段望远镜. 没有路线图. 亚盈体育必须发明几乎所有的东西,从如何建模到如何测试. 那么,当你真的在发明它的时候,你如何估算成本呢?”

尽管如此, 就连该领域的同行科学家也表示担心,美国国家航空航天局把太多的鸡蛋放在韦伯的篮子里了, 以其他项目为代价.

马丁猫王, 他是哈佛-史密森天体物理中心的天体物理学家, 他在2018年接受《亚盈体育》采访时表示,“像韦伯这样的单一任务的主导地位可能是一件坏事”. “它助长了一种‘大到不能倒’的综合症, 因为它不能失败你就不能用取消来威胁它, 为了确保成功,人们宁可谨慎行事. 更多的谨慎意味着更多的检测和更多的资金, 你必须提供什么以避免失败, 所以你会得到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“大型科学”项目一样, 在科学家们努力应对这项雄心勃勃的事业所面临的挑战时,韦伯望远镜的研究和开发也帮助带来了其他的发现.

自2002年加入光学研究所以来, 费恩普已经连续16年获得美国宇航局的资助, 总共超过1美元.600万美元,大部分用于为韦伯项目开发更健壮的相位检索算法. 他的六个博士生的论文都是基于与韦伯有关的研究. 他的五名学生随后在美国宇航局戈达德太空飞行中心工作.

毫无疑问,这样的福利在全国的其他大学里已经积累起来了.

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实验与观察, 由世界各地的科学家提出, 将会在望远镜运行的第一年执行吗.

“真正令人震惊的是,每一个观察结果都感觉像是它自己的使命,范伯格说:. 从这个角度, 他说, 韦伯的成本, 与发射近300个独立任务的成本相比, 变得更加合理.

摩尔说,他可以理解为什么批评者可能不同意. “亚盈体育有很多社交活动要做. 当你把韦伯和花费数万亿的项目进行比较时, 100亿美元, 如果这是最终的成本, 看起来是小菜一碟. 但100亿美元是一大笔钱.”

作为一名工程师, 然而, 摩尔说,他“对韦伯将为亚盈体育提供回溯时间的能力感到非常兴奋.”

大学社区的其他成员也是如此,他们对自己能够做出贡献既感激又自豪.

“能参与到这样一件大事中来是一生只有一次的机会,83届机械工程校友Laryssa Sharvan Densmore说, 他是诺斯罗普·格鲁曼公司太空产品和制造部门的主管, 韦伯的主要承包商. 韦伯将改变亚盈体育观察星系的方式, 展开亚盈体育的过去, 打开了亚盈体育对天文学的科学理解之门, 天体物理学, 以及亚盈体育在宇宙中的位置.”

光学专业毕业的Richard Rifelli, 74年毕业, 77 (MS)自2002年以来一直担任诺斯罗普·格鲁曼公司的首席系统工程师. “见证这个独特的天文台从一个概念到一个全面运作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一起做这个节目真的是我的荣幸.

“科学将是惊人的!”