詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡 (JWST) 是NASA（美國(guó)航天局）、ESA(歐洲航天局)、CSA(加拿大航天局)聯(lián)合研發(fā)的紅外線觀測(cè)用太空望遠(yuǎn)鏡。關(guān)于這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的故事最早可以追溯到1996年，中國(guó)民眾對(duì)JWST的了解源于90年代探索頻道Discovery的紀(jì)錄片哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，韋伯以哈勃的繼任者身份出現(xiàn)在熒幕上。
一、20年磨一劍
1996年NASA向全國(guó)招標(biāo)，最終TRW公司擊敗了的巨頭洛克希德·馬丁公司和美國(guó)鮑爾航空宇宙公司，撥得頭籌成為了這款知名望遠(yuǎn)鏡的承造商，至今為止已經(jīng)23個(gè)年頭。
韋伯空間望遠(yuǎn)鏡以NASA第二任局長(zhǎng)詹姆斯·韋伯的名字命名，原計(jì)劃在2014年升空，韋伯空間望遠(yuǎn)鏡的質(zhì)量為6.2噸，約為其前任哈勃空間望遠(yuǎn)鏡（11噸）的一半。主反射鏡由鈹制成，口徑達(dá)到6.5米，直徑是哈勃望遠(yuǎn)鏡的2.7倍，面積為哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的7.3倍，靈敏度大大獲得提升，綜合能力超過(guò)哈勃望遠(yuǎn)鏡一百倍。其鏡面制造誤差為原子尺度10納米，為十個(gè)原子厚度，由于鏡片面積過(guò)大，被設(shè)計(jì)為18面六邊形鏡片折疊設(shè)計(jì)，望遠(yuǎn)鏡進(jìn)入軌道后再進(jìn)行展開(kāi)。由于從發(fā)射到入軌要經(jīng)歷數(shù)周飛行，韋伯空間望遠(yuǎn)鏡還必須承受劇烈的震動(dòng)，期間哪怕進(jìn)入一粒灰塵，都將導(dǎo)致入軌后展開(kāi)時(shí)出現(xiàn)毀滅性精度誤差，這對(duì)鏡片精度和零件耐受性都有著極大考驗(yàn)。由于它的工作軌道位于日-地第二拉格朗日點(diǎn)，相對(duì)于地球的位置不變，而且是引力平衡點(diǎn)；在該點(diǎn)上，韋伯太空望遠(yuǎn)鏡可以長(zhǎng)時(shí)間對(duì)某個(gè)固定區(qū)域進(jìn)行觀測(cè)，不會(huì)像哈勃望遠(yuǎn)鏡那樣受到地球的遮擋。然而在該點(diǎn)，位于地球的半影區(qū)域，地球?qū)⒄趽踅^大部分太陽(yáng)光線，望遠(yuǎn)鏡內(nèi)部將處于-236℃（約37K）的工作環(huán)境。今年早些時(shí)候，韋伯空間望遠(yuǎn)鏡剛剛接受并完成了熱真空測(cè)試?？蒲腥藛T們把韋伯望遠(yuǎn)鏡的“航天器元件”鎖定在一個(gè)特殊的熱真空室內(nèi)。測(cè)試團(tuán)隊(duì)把空氣從中抽出，模擬空間真空環(huán)境，并將航天器元件暴露在從零下148°到零上102°的各種冷熱溫度中。這種溫度變化可以確保航天器在極端環(huán)境下保存下來(lái)。
二、推遲發(fā)射的主要原因
1.投資空前巨大，技術(shù)復(fù)雜，精度要求極高。
這是迄今為止相當(dāng)于最大天基天文臺(tái)的太空望遠(yuǎn)鏡，已經(jīng)投資近100億美元，花費(fèi)了千萬(wàn)科學(xué)家、工程師二十多年的時(shí)光，是NASA航天史上最復(fù)雜最精密的設(shè)備，技術(shù)難點(diǎn)多，解決時(shí)間長(zhǎng)，所以在驗(yàn)收上慎之又慎，必須確保所有細(xì)節(jié)萬(wàn)無(wú)一失。
2.四倍地月工作距離，出現(xiàn)疏漏一切將前功盡棄。
我們知道月球距離地球不過(guò)38.4萬(wàn)公里，而韋伯的工作軌道在150萬(wàn)公里的第二拉格朗日點(diǎn)，它將在4倍月球的距離工作，光電傳播需要5秒，以目前的空間載人投遞技術(shù)而言，出現(xiàn)問(wèn)題無(wú)法派遣宇航員進(jìn)行維護(hù)，所以對(duì)設(shè)備零件的可靠性要求極高，整個(gè)發(fā)射到入軌的流程必須做到完美無(wú)缺，任何細(xì)小的疏漏都會(huì)導(dǎo)致無(wú)法補(bǔ)救的措施，那么接近百億美金巨資和20余年的努力都將打水漂。
所以韋伯空間望遠(yuǎn)鏡在測(cè)試時(shí)一旦有風(fēng)吹草動(dòng)就會(huì)重新修正解決，必須延長(zhǎng)發(fā)射時(shí)間。NASA曾先后發(fā)布了2014年、2018年10月、2019年3-6月、2020年、2021年的發(fā)射計(jì)劃。作為哈勃望遠(yuǎn)鏡的繼任者，韋伯從研發(fā)到制造耗費(fèi)了20余年時(shí)間并在不斷攻關(guān)測(cè)試，可見(jiàn)其科學(xué)性、技術(shù)性和復(fù)雜性之高。
三、韋伯望遠(yuǎn)鏡的任務(wù)
韋伯空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）是哈勃望遠(yuǎn)鏡的繼承者。JWST相比哈勃望遠(yuǎn)鏡大大提高了分辨率和靈敏度，并且搭載了高敏度紅外線傳感器、光譜器等。除了觀測(cè)太陽(yáng)系內(nèi)的行星，它將在天文學(xué)和宇宙學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行更廣泛的探索，包括探索宇宙中一些更遠(yuǎn)的事件和物體，例如暗物質(zhì)探測(cè)，大爆炸理論的殘余紅外線證據(jù)（宇宙微波背景輻射），觀測(cè)已知宇宙的初期狀態(tài)和第一次形成星系從而解開(kāi)宇宙誕生的秘密。它的其他目標(biāo)還包括理解恒星和行星的組成，以及對(duì)系外行星和新星的直接拍攝。同時(shí)韋伯也將在如今最炙手可熱的類(lèi)地行星探索上大展拳腳，韋伯空間望遠(yuǎn)鏡
四、最新進(jìn)展和發(fā)射時(shí)間
近日，NASA發(fā)布了詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡的組裝視頻，主鏡體與儀器底座完成對(duì)接，此次對(duì)接在位于美國(guó)加利福尼亞州諾斯羅普·格魯門(mén)軍工生產(chǎn)廠完成。接下來(lái)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)將為鏡片安裝上約網(wǎng)球場(chǎng)大小的遮陽(yáng)板，遮陽(yáng)板可讓設(shè)備維持在零下220度低溫，從而避免在太空中因紅外輻射受損。NASA預(yù)計(jì)，韋伯空間望遠(yuǎn)鏡最終將于2021年3月發(fā)射。
它是一臺(tái)時(shí)光機(jī)，能夠幫助我們更深入的了解宇宙誕生到演化的過(guò)程。它是一場(chǎng)技術(shù)革命，它有著從根本上重寫(xiě)我們教科書(shū)的潛力。它能幫助我們找到探索地外文明和尋找下一個(gè)“地球”。
綜上所述，投資空前巨大，技術(shù)要求苛刻，工藝流程復(fù)雜，精度高，承擔(dān)的任務(wù)非常重要，任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)巨大的詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）項(xiàng)目是NASA乃至人類(lèi)史上最復(fù)雜、最偉大的項(xiàng)目之一。我們始終堅(jiān)信，等到韋伯空間望遠(yuǎn)鏡真正服役，科學(xué)家們將獲取更多的數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行更深層的研究和模擬，進(jìn)一步窺探宇宙的秘密。
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