NASA為旗艦級望遠鏡研制出“不可得”的材料

　　在詹姆斯·卡梅隆的電影《阿凡達》描繪的世界中，潘多拉星上那些懸浮的山令人印象深刻。片中，這種獨特的現象源于“Unobtanium”物質——詞根的組合意味著“得不到的元素”，暗示此物“只應天上有”，在地球上沒有發現一種物質能夠做到這一點。

　　而據物理學家組織網9月29日（北京時間）報道，美國國家航空航天局（NASA）為打造下一代天文望遠鏡，窮極世間先進技術，居然得到了前所未有的航天器材料，欲為其命名，卻無跡可尋，NASA團隊成員只好借用電影典故，起名為“得不到的元素”。

　　詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST），是NASA當前研制工作的重頭戲、下一代望遠鏡的曙光、旗艦級的天文設備……你可找到一切表達重視程度的形容詞。因為若人們把宇宙看成陸地，各類探索儀器比猛禽，那么韋伯望遠鏡實在可以算作“猛犸象”了。

　　這架體態碩大無比的望遠鏡，原計劃于2011年發射升空，但因為繁復的制造工藝問題，不得不延遲到2013年升空；且據稱，目前花費已經達到了80億美元——這還是鏡片從原計劃的8米縮水為6.5米之后的。一切讓人不禁對詹姆斯·韋伯太空望遠鏡投以關注的目光。

　　更引發爭議的，是它頂著的“哈勃望遠鏡繼任者”的頭銜。人們最大的疑問是：在“哈勃”還未退出歷史舞臺之際，為何要耗巨資打造JWST呢？

　　據《新科學家》雜志在線版文章稱，“韋伯”團隊人員對此解釋：宇宙中初現發光天體，是在大爆炸之后的幾億年，但由于宇宙擴張它的波長超過了“哈勃”能探測的范圍，人們只可以查其痕跡，卻無法睹其真容。但憑借“韋伯”的技術，能探測到大爆炸后兩億年的情景，讓我們可以看到由宇宙間最原始材料構成的漫天繁星。

　　因發現“宇宙微波背景輻射的黑體形式和各向異性”而獲得2006年諾貝爾物理學獎的NASA科學家約翰·馬瑟，是韋伯望遠鏡項目的資深科學家，為其付出了近20年的心血。用他的話說：“‘哈勃’是將未知事物展現于人類面前，挑起了我們的求知欲；而關于這些事物的答案，我們要靠韋伯望遠鏡去探索。”

　　而現在，打造這架韋伯望遠鏡的技術重點，在于綜合科學儀器模塊（ISIM）飛行結構。

　　就像汽車一樣，底盤支撐著發動機與其他部件。而韋伯望遠鏡中的綜合科學儀器模塊飛行結構，就托舉4個高靈敏度的儀器、電子元件及其他共享飛行儀表系統，可以說沒了它，這架大望遠鏡形同空殼。

　　位于馬里蘭州格林貝爾特的戈達德宇航中心，是NASA負責航天飛行器發展工作的機構，亦是大名鼎鼎的“哈勃”太空望遠鏡的管理者。在這里，工程師們設計出了綜合科學儀器模塊的9個關鍵性新技術。但建造綜合科學儀器模塊飛行結構需要的復合材料，此前從未被研制出來過，“我們在研制之前查閱技術文獻，可是窮舉搜索，毫無結果，沒一點既有經驗可循。”團隊人員表示說。因而該材料被戲謔的命名為“得不到的元素”，暗指研發過程“從無到有”。

　　而現在，這種可簡單描述為“碳纖維/氰酸酯樹脂”的體系，在與鎳合金配件、異形復合板等以前所未有的黏合工序相結合而成的材料，能通過26天最嚴苛的測試。其可確保韋伯望遠鏡在進入遠離地球150萬公里的軌道時抵抗住超低溫。更實際數據是，該材料打造出的飛行結構能在溫度狂跌至27開爾文（約負246攝氏度）時仍然“存活”著，這個溫度甚至要冷過冥王星的表面。

　　“這是我們第一次將如此龐大的復合航天器材料暴露在這般嚴峻的環境下。”ISIM首席機械工程師吉姆·龐提烏斯稱。

　　盡管已堪稱建立了里程碑式的成績，這卻只是戈達德宇航中心團隊的第一步。現在，以戈達德宇航中心為龍頭，NASA正在進一步設計和開發綜合科學儀器模塊飛行結構——在低溫及在發射過程中的極端引力下，將望遠鏡穩定而精確的定位保持住。因為像戈達德光學工程師雷·奧爾所說的，“韋伯”有著遠比“哈勃”還要難以滿足的光學要求。