澎湃新聞記者 張靜

造價約100億美元的世界最大太空望遠(yuǎn)鏡、哈勃望遠(yuǎn)鏡繼任者詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡計劃于美國東部時間12月25日7時20分（北京時間12月25日20時20分）搭乘阿麗亞娜航天公司阿麗亞娜5號火箭從法屬圭亞那庫魯發(fā)射升空，前往距離地球150萬公里的日地拉格朗日L2點繞太陽運行，持續(xù)觀測宇宙。

按計劃，韋伯望遠(yuǎn)鏡與阿麗亞娜火箭分離后，太陽能陣列將在幾分鐘內(nèi)部署，利用陽光發(fā)電。它將經(jīng)歷6個月的調(diào)試，包括展開鏡片、遮陽板和其他較小的系統(tǒng)，韋伯的工作溫度在-223°C以下，因此還要降溫并校準(zhǔn)。試運行階段后將發(fā)布首批圖像，常規(guī)科學(xué)操作也將啟動。

如果一切順利，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡將是世界上首屈一指的空間科學(xué)天文臺，用于解決太陽系謎團(tuán)，觀測其他恒星周圍的遙遠(yuǎn)世界，探索宇宙的神秘結(jié)構(gòu)和起源，以及我們在其中的位置。

韋伯望遠(yuǎn)鏡項目于上世紀(jì)90年代啟動，這臺造型奇特的望遠(yuǎn)鏡由18面可展開的鍍金六邊形鏡片組成，涂了48.25克黃金。主鏡直徑6.5米，是31歲“高齡”的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的2.7倍。

由于對紅外波長做了優(yōu)化，韋伯望遠(yuǎn)鏡有更長的波長覆蓋，靈敏度也大大提高，可以補充和擴(kuò)展哈勃望遠(yuǎn)鏡的發(fā)現(xiàn)。

韋伯的主要目標(biāo)之一是探測宇宙中最早一批恒星的形成。但它到底能看多遠(yuǎn)？NASA曾對這一問題作出回應(yīng)：宇宙已有138億年歷史，而第一批星系發(fā)出的光已經(jīng)傳播了136億年。

這意味著，韋伯望遠(yuǎn)鏡或許能觀測到那時候宇宙的“模樣”。

18面鍍金六邊形鏡片組成，工作溫度-223°C以下

韋伯望遠(yuǎn)鏡造型奇特，由18面可展開的鍍金六邊形鏡片組成。之所以鍍金是為了優(yōu)化望遠(yuǎn)鏡對紅外線的反射。NASA說，韋伯望遠(yuǎn)鏡涂了48.25克黃金，相當(dāng)于一個高爾夫球的質(zhì)量。實際上，黃金鍍層之上還涂了一層薄薄的非晶態(tài)SiO2來保護(hù)黃金。

韋伯和哈勃的主鏡對比

望遠(yuǎn)鏡的主鏡直徑6.5米，是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的2.7倍，聚光能力更強，視場更大。但韋伯的質(zhì)量約6500千克，只有哈勃望遠(yuǎn)鏡質(zhì)量的一半多一點。

韋伯望遠(yuǎn)鏡發(fā)射后任務(wù)壽命不少于5年半，目標(biāo)是擁有超過10年的壽命。其配置的科學(xué)儀器有近紅外相機(jī)（NIRCam）、近紅外光譜儀（NIRSpec）、中紅外儀器（MIRI）、精準(zhǔn)制導(dǎo)傳感器/近紅外成像和無縫攝譜儀（FGS-NIRISS），這些儀器將捕捉天體的圖像和光譜。

由于對紅外波長進(jìn)行了優(yōu)化，韋伯望遠(yuǎn)鏡有更長的波長覆蓋，靈敏度也大大提高，可以補充和擴(kuò)展哈勃望遠(yuǎn)鏡的發(fā)現(xiàn)。盡管哈勃也有紅外觀測能力，但它主要用光學(xué)和紫外波長來觀測宇宙。

宇宙在不斷膨脹，那些早期恒星和星系正在快速遠(yuǎn)離我們，產(chǎn)生紅移效應(yīng)：它們發(fā)射的光都已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了波長較長的紅外線波段。

這使得韋伯望遠(yuǎn)鏡能接收這些早期星系發(fā)射的紅外光，回溯更遙遠(yuǎn)的時間，找到在早期宇宙中形成的第一批星系，也可以觀測今天恒星和行星系形成的塵埃云內(nèi)部，研究恒星和行星的形成。這是因為剛剛形成的恒星和行星隱藏在吸收可見光的塵埃繭后面，但紅外光可以穿透并揭示里面的情況。

韋伯望遠(yuǎn)鏡將在距離地球150萬公里的日地拉格朗日L2點對宇宙進(jìn)行持續(xù)觀測

韋伯望遠(yuǎn)鏡將在距離地球150萬公里的日地拉格朗日L2點（太陽和地球之間的引力平衡點）繞太陽運行。比起在570公里軌道高度繞地球運行的哈勃望遠(yuǎn)鏡，它需要保持極低的工作溫度、穩(wěn)定的指向和更高的觀測效率。

由于韋伯主要觀測來自遙遠(yuǎn)天體的紅外光，而紅外線是一種熱輻射，就連望遠(yuǎn)鏡也會發(fā)出紅外線。為了避免來自望遠(yuǎn)鏡的輻射淹沒非常微弱的天文信號，望遠(yuǎn)鏡和儀器溫度必須極低。

這時候遮陽板就派上用場了。韋伯望遠(yuǎn)鏡的五層可展開遮陽板長22米，寬12米，有一個網(wǎng)球場那么大。在日地拉格朗日L2點這個特殊的位置，遮陽板能一直阻擋來自太陽、地球和月球的光線，這里寒冷而穩(wěn)定的溫度能讓韋伯望遠(yuǎn)鏡開展非常靈敏的紅外觀測。

NASA介紹，實際上，韋伯的工作溫度在-223°C以下，而其中的中紅外儀器（MIRI）更是要使用制冷系統(tǒng)，在-266° C的溫度下工作。

造價百億美元，探索宇宙的神秘結(jié)構(gòu)和起源

1990年發(fā)射升空的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)觀測宇宙30多年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了它的原定退役年限。

作為哈勃的繼任者，韋伯望遠(yuǎn)鏡項目于上世紀(jì)90年代啟動，原名“下一代太空望遠(yuǎn)鏡”，后來為了紀(jì)念領(lǐng)導(dǎo)阿波羅登月計劃的NASA第二任局長詹姆斯·E·韋伯（James E. Webb）而更名為詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡。

韋伯和哈勃的尺寸

1995年，由天文物學(xué)家們組成的委員會向當(dāng)時的NASA執(zhí)行長丹尼爾·戈丁提交了一份關(guān)于這個繼任望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計建議，立馬引起了戈丁的興趣。

但當(dāng)時戈丁在科研方面致力于推行“更快、更好、更廉價”的改革，對望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計進(jìn)行了一系列具有風(fēng)險的變動，直到1999年NASA接連損失廣角紅外探測望遠(yuǎn)鏡、火星氣候軌道器和火星極地著陸者，韋伯望遠(yuǎn)鏡才恢復(fù)傳統(tǒng)設(shè)計，但這也導(dǎo)致它的預(yù)算突破10億美元。

來自各個國家、各個機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們紛紛參與這個項目，不斷增加韋伯望遠(yuǎn)鏡的復(fù)雜性。它也成了美國天文學(xué)界2001年制定的“十年計劃”重頭戲，當(dāng)時天文學(xué)家們毫不懷疑韋伯望遠(yuǎn)鏡的如期竣工。但現(xiàn)實卻是慘遭“打臉”。

2010年，《自然》將韋伯望遠(yuǎn)鏡比喻為“The telescope that ate astronomy（吃掉天文學(xué)的望遠(yuǎn)鏡）”。20多年間，韋伯望遠(yuǎn)鏡也確實如“饕餮”般源源不斷地吞噬美國天文學(xué)的經(jīng)費和資源，從一開始的5億到10億一路飆升到了88億美元，如今造價約100億美元，是NASA歷史上最復(fù)雜、最昂貴的天文項目。

發(fā)射時間也一再跳票，有計劃過2011年發(fā)射，后來改到2014年，之后又推遲到2019年，到今年也是幾經(jīng)推遲。由于一再延遲發(fā)射，它被戲稱為“鴿王”。不過NASA主管科學(xué)的副局長Thomas Zurbuchen表示，“當(dāng)你搞一座價值100億美元的望遠(yuǎn)鏡時，保守點是最重要的?！?/p>

如今，這臺由NASA、歐洲航天局和加拿大航天局共同研發(fā)的世界最大太空望遠(yuǎn)鏡漂洋過海5800英里（約9334公里），從法屬圭亞那庫魯發(fā)射升空，踏上距離地球150萬公里的旅程，耗時約1個月才能抵達(dá)目的地。

韋伯望遠(yuǎn)鏡承擔(dān)了四大科學(xué)目標(biāo)：尋找大爆炸后形成的第一批星系或恒星；確定星系從形成到現(xiàn)在是如何演化的；觀測恒星和行星系統(tǒng)的形成；測量行星系的物理和化學(xué)性質(zhì)，并研究這些系統(tǒng)中存在生命的可能性。

但它到底能看多遠(yuǎn)？NASA曾對這一問題作出回應(yīng)：宇宙已有138億年歷史，而第一批星系發(fā)出的光已經(jīng)傳播了136億年。

這意味著，韋伯望遠(yuǎn)鏡或許能觀測到那時候宇宙的“模樣”。

關(guān)鍵詞： 望遠(yuǎn)鏡 太空 宇宙