詹姆斯·韋伯太空望遠鏡模擬圖（資料圖片）

遮陽板在升空前可以折疊起來（資料圖片）

　　□建平

　　美國航空航天局（NASA）的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡早在著名的哈勃太空望遠鏡升空后幾年就開始研發(fā)了，20年過去，它的升空計劃因各種原因一再被推遲。最近NASA宣布，最新計劃升空日期是今年的12月24日，它將從法屬圭亞那的歐洲發(fā)射場發(fā)射升空。

　　這一“升空”無疑將舉世矚目。

　　比哈勃望遠鏡更大卻更輕

　　這臺萬眾矚目的望遠鏡，被稱為“人類史上最強大的望遠鏡”。它是以NASA的第二任局長詹姆斯·韋伯命名的，以下簡稱JWST。

　　科學家們說，與哈勃望遠鏡相比，JWST的綜合觀測能力可能要強上100倍。而它的造價也是驚人的，已耗費至少100億美元。

　　首先，哈勃望遠鏡的口徑大約是2.4米，而JWST的口徑達到了6.5米。不過，其核心是一塊21.5英尺（約6.5米）寬的凹形結構，由18個六邊形小鏡面拼接組成。

　　這些鏡面之間的精密又柔軟的連接部分，據(jù)說就像精致的彈簧一樣，可承受從室溫到零下190℃的溫度變化引起的熱脹冷縮。而可以隨時移動和調整這些小鏡面的作動器，則是JWST諸多高端發(fā)明中的最精彩部分之一，18塊小鏡面共設置有6臺由精密馬達和齒輪構成的精細作動器。它們可以將18塊小鏡面按需要進行精確排布，將整塊鏡面對準宇宙中的某一物體進行聚焦成像。它們甚至能夠通過納米尺度的微小位移，使鏡面具備最佳的光學聚焦。

　　其次，這些鏡面都由涂有黃金的鈹制成，經(jīng)過優(yōu)化，可以反射來自宇宙深處的紅外線光波。波段較長的紅外線更容易穿透塵埃，因此與主要在紫外線和可見光中進行觀測的哈勃望遠鏡不同，JWST可以將籠罩在云層中的宇宙看得更清晰。

　　它配置的科學儀器包括有近紅外相機（NIRCam）、近紅外光譜儀（NIRSpec）、中紅外儀器（MIRI）、近紅外成像和無縫攝譜儀（NIRISS）。所攜帶的超靈敏紅外相機分辨率足夠高，想必能給我們帶回更多清晰、精彩的照片。

　　韋伯太空望遠鏡主鏡面6.5米，由18面金黃六邊形鏡片組成。它還能在接近絕對零度（相當于零下273.15℃）的環(huán)境中運行。

　　由于人類火箭發(fā)射能力的有限，要將如此巨大的望遠鏡送上太空也是件極具挑戰(zhàn)的事。為了JWST的升空，科學家們也是煞費苦心，整個望遠鏡雖然體積比哈勃望遠鏡大了許多，但因為選擇用金屬鈹來打造，極大地降低了整體質量，因此，JWST的重量只有差不多6.2噸，遠輕于11噸重的哈勃望遠鏡。鈹不僅輕，還是電和熱的良性導體，沒有磁性，本身也非常堅固，還能夠在各種溫度下完好地保持形狀，這對于JWST來說，都是非常重要的優(yōu)勢。

　　一旦發(fā)射，將無法維修保養(yǎng)

　　作為NASA史上最復雜的項目之一，JWST與哈勃望遠鏡還有一個最大的不同，那就是它一旦發(fā)射到指定軌道，可能暫時都將無法派宇航員前往維修保養(yǎng)。這也是它一再被延遲發(fā)射的原因之一，由于風險太大，研發(fā)工作要求在每一個細節(jié)上都必須做到萬無一失。

　　JWST的工作地點在距離地球150萬公里外的第二拉格朗日點，并將繞太陽運行。它將成為首臺采用主動控制拼接主鏡的天基天文臺，并為人類揭開早期宇宙的黑暗屏障，觀察到神秘系外行星的真面目。

　　當它在太空全部展開并冷卻到運行溫度后，地面站的工程師們將向所有作動器發(fā)送指令，調整好所有的鏡面，這一過程可能要耗時兩個月。隨后，一旦“韋伯”開始全面運行并進行科學觀測，每10天到14天就要進行一次鏡面調校工作。在這個過程中，它在朝向太陽的一側，溫度可能會高達110℃；而背向太陽的一面，則要達到不足-200℃的極低溫環(huán)境。因為JWST上的那些作動器必須在只比絕對零度高幾十度的極端“制冷”溫度下運行，為了保證它能順利完成天文觀測任務，科研人員還為它配備了一個5層的可展開遮陽罩，全部打開后有一個網(wǎng)球場那么大，它可以幫助JWST屏蔽掉大部分太陽光。

　　但無論是調校鏡面，還是打開遮陽罩，這些運作過程都只能是遠程操作，一旦出現(xiàn)問題，沒有航天器或宇航員能到達那么遠的距離去進行人工干預。所以，科研人員一邊在追求完美的研發(fā)制作，一邊也暗自祈禱一切順利，如果真的在發(fā)射或工作過程中出現(xiàn)任何意外，這臺造價不菲的巨大望遠鏡就只能“打水漂”了，那對NASA來說將是災難性的結局。

　　所有人都對JWST寄予厚望?？茖W家們認為，它成功就位后，能接收到早期星系發(fā)射的紅外光，將幫助人類回溯恒星、類星體和星系誕生的早期狀況，有助于研究宇宙歷史的每一個階段，幫助我們了解宇宙的起源和我們在其中的位置，甚至能回答有關宇宙的更多基本問題。

　　JWST目前的設計壽命只有5年，但大家相信它至少將持續(xù)運行10年的時間。哈勃望遠鏡原本也只預計15年壽命，但目前已經(jīng)運行31年了。JWST原本就是打算去接班哈勃望遠鏡的。

　　美國洛杉磯卡弗里基金會的宇宙學家邁克爾·特納說：“天文學和天體物理學的下一個十年是以詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的成功為基礎的?！边@應該也是我們關注JWST的主要原因之一。