韦布空间望远镜发射资料图（来源：NASA）
经过多年推迟后，美国东部时间2021年12月25日7时20分（北京时间2021年12月25日20时20分），备受全世界天文学领域关注的詹姆斯·韦布空间望远镜（James Webb Space Telescope，JWST）终于从位于南美洲的法属圭亚那航天发射基地发射升空。
韦布空间望远镜研发资料图（来源：NASA）
建造历时20余年，耗资达100亿美元，韦布空间望远镜由NASA、欧空局、加拿大航天中心合作打造。部署成功后，它将成为世界上最大、也是最强的太空天文望远镜，有望找到宇宙中最早形成的星系。
何以堪称“最大”“最强”？记者采访了天文学家、中国科学院国家天文台研究员苟利军。
苟利军
主镜直径长达6.5米
遮阳板大如网球场
千百年来，当人类仰望星空时，总是好奇于茫茫宇宙从何而来。自20世纪60年代以来，人类先后发射了一系列太空望远镜寻找答案。
相较于“同侪”，韦布空间望远镜是个不折不扣的“大家伙”。
韦布空间望远镜结构示意图（来源：NASA）
“大”在于体形，与常见的望远镜不同，它的光学主镜面由18片六边形镜片组成，直径长达6.5米，完全舒展后，主镜犹如一朵盛放的金色向日葵，是有史以来送入太空最大的天文空间望远镜。
“大”有何所用？“望远镜面积越大，它收集光线的能力就越强，可以看得更远。与此同时，望远镜直径越大，它的分辨率越高，能看得更清晰。”苟利军解释，相较于目前最大的空间望远镜——哈勃望远镜，韦布空间望远镜的分辨率提升了近3倍。
由于体形巨大，韦布空间望远镜不得不以折叠状态发射升空。同时，在精密性方面，18块六角反射镜背面，还安装了7个马达，能在10纳米精度范围内调整镜片形状和方向。
韦布空间望远镜的遮阳板资料图（来源：NASA）
韦布空间望远镜的主镜下方，有一个5层的可展开遮阳板。它的面积约为300平方米，足有一个网球场那么大。每一层遮阳板都由独特的复合材料制成，有特定的厚度和尺寸，能有效隔绝太阳、地球和航天器总线电子设备的热量。
“这可以让韦布空间望远镜保持极低温度，避免它们产生太大的背景噪声，影响天文观测。”苟利军说。
由于体形较大，韦布空间望远镜只能折叠起来发射。（来源：NASA）
“看见”遥远星光
寻找宇宙起源的答案
观测遥远恒星发出的光线，有望揭秘宇宙结构和起源的奥秘。
作为哈勃望远镜的“继任者”，设计之初，韦布空间望远镜就致力于捕捉135亿年前，宇宙大爆炸后形成的第一批星系发出的光亮。
浩瀚宇宙资料图（来源：NASA）
苟利军介绍，由于宇宙不断膨胀，这批星系正在远离地球，而多普勒效应也开始发挥作用。就像救护车经过并开始远离你时，其鸣笛的音调会下移并变得更低，来自遥远星系的光的波长也会从可见光，下移到红外光。
接收红外信号正是韦布空间望远镜的拿手好戏。它的主镜仿佛一个太阳能集中器，能使光线聚集在一点。感知到微弱的红外线辐射后，韦布空间望远镜上搭载的科学仪器就会纷纷开始工作。
韦布空间望远镜结构示意图（来源：NASA）
首先是近红外摄像机，它如同望远镜的“眼睛”，能捕捉到第一批恒星和星系的光，并创建暗物质地图。其次是近红外光谱仪，它将对红外线所携带的物理、化学信息进行分析，检测其中的物质成分含量，如水、空气。再者是精确引导传感器，它能帮助韦布空间望远镜调整观测姿态，获取更高质量的红外线图像。最后，所有科学数据将通过地球指向天线传回地球。
韦布空间望远镜的发射受到全世界天文学界的关注，许多天文学家期待，它能带给人类新的发现，“我也很期待它能在观测遥远的早期宇宙方面取得进展。”苟利军说。
发射推迟14年
为何成为“鸽王”？
韦布空间望远镜项目从1996年开始提出，美国宇航局向全国招标，发起这一极端精密的新式空间望远镜计划。研究人员曾预计，该望远镜将于2007年发射，然而因为各种原因不断推迟。
至2021年12月，韦布空间望远镜的发射比原计划日期推迟了14年左右，因此被冠上“鸽王”称号。
而最近的一次推迟，是因为近期在装载进运载火箭时，由于操作人员失误，在没有夹紧卡箍的时候移动了望远镜，导致望远镜遭受了异常震动，不得不推迟发射。
第二拉格朗日点（L2）位置（来源：NASA）
“天文望远镜体积巨大，结构复杂，对精度要求也高。韦布空间望远镜的轨道在距离地球150万公里外的第二拉格朗日点（L2），这意味着一旦发射，如果出现问题，将没有任何人能去维修。因此在发射前，必须确保万无一失。”苟利军说。
此外，研发过程中，韦布空间望远镜造价也不断提升，实际耗资100亿美元，比最初的预算超出多倍。过程中频繁提高预算，一度使得美国相关单位颇有微词，发生因资金不足而推迟的事件。
韦布空间望远镜的部署路线图（来源：NASA）
即便如今发射了，也并不意味着一劳永逸。进入预定轨道之后，韦布空间太空望远镜仍有很长的路要走。它将执行一系列操作，包括展开巨大的反光镜、部署五层防晒薄膜、根据地面指令调整镜面等，预计需再耗时几个月时间。
最终，韦布空间望远镜能带给人类怎样的惊喜？且耐心以待。
伴飞空间站
中国“巡天”指日可期
空间天文望远镜是人类进行天文观测，了解宇宙的重要手段。在这方面，中国也有自己的计划。
2021年4月29日，随着“天和”核心舱发射，中国空间站正式进入组建阶段。未来，我国将择机发射大口径、大视场的空间天文望远镜“巡天”，用于宇宙天文观测，可谓中国空间站的“旗舰项目”之一。
中国“巡天”空间天文望远镜示意图（来源：中科院国家天文台）
一般情况下，“巡天”将与中国空间站保持共轨飞行的状态，即各自独立，却互伴不离。在需要进行维修或者升级时，又可以短期停靠在空间站。
“巡天”对标的是哈勃望远镜，口径为2米，“‘巡天’的视场要比哈勃望远镜大300倍，这意味着视野更为宽阔，能以更高的效率，系统研究宇宙演化的面貌。”苟利军说。
“巡天”空间望远镜的第一代仪器搭载了许多精测模块，包括巡天模块、太赫兹模块、多通道成像仪、积分视场光谱仪和系外行星成像星冕仪。这些仪器将依托各自特点开展观测，既可以精细化观测，也可以无差别“巡天”，去寻找未知天体。
至于“巡天”的最新进展，据了解，预计2022年末，将完成初样鉴定件研制。（天目新闻记者曾杨希 谢履冰）
来源：天目新闻
责任编辑：胡惠雯
