北京時(shí)間 1 月 6 日消息，據國外媒體報道，NASA 的詹姆斯·韋伯望遠鏡目前定于 2021 年 3 月發(fā)射。而在此之前，該項目經(jīng)歷了年復一年的推遲和數十億美元的資金投入。盡管浪費了大量時(shí)間和資金，但這臺望遠鏡將成為紅外波段毋庸置疑的“王者”，讓我們得以首次觸及宇宙中曾經(jīng)遙不可及的偏遠角落。

　　從宇宙誕生后形成的第一批星系、到外星生命存在的可能性，要想進(jìn)一步了解宇宙萬(wàn)物，斥資約 97 億美元的詹姆斯·韋伯望遠鏡將是我們唯一的希望。

　　不畏嚴寒

　　盡管詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(簡(jiǎn)稱(chēng) JWST)被奉為 NASA 傳奇性的哈勃望遠鏡的“繼任者”，但事實(shí)并非如此。哈勃主要是一臺光學(xué)望遠鏡，能夠捕獲的光線(xiàn)波長(cháng)范圍與人眼差不多，僅向紅外線(xiàn)和紫外線(xiàn)波段稍微擴展了一些。論其本質(zhì)，哈勃望遠鏡就像一顆巨大的、在太空軌道上運行的眼球，不斷傳回令人震驚的圖片。而假如你的光覺(jué)神經(jīng)和它一樣強大，你自己就可以看見(jiàn)這些驚人的景象。

　　但詹姆斯·韋伯望遠鏡則不然。它將完全在紅外波段內進(jìn)行觀(guān)測，幾乎不會(huì )觸及人眼能看到的最“紅”的波段。換句話(huà)說(shuō)，它將研究一個(gè)對人類(lèi)而言近乎隱形的宇宙。

　　詹姆斯·韋伯望遠鏡之所以這樣設計，主要原因之一是，從地表開(kāi)展紅外波段觀(guān)測的難度很大。天文學(xué)家要想開(kāi)展精確觀(guān)察和測量，必須確保夜空絕對晴朗，但地面上的光污染嚴重限制了觀(guān)測條件。

　　而紅外光污染更是無(wú)處不在，因為任何有溫度的物體都會(huì )發(fā)出紅外光。人體可以產(chǎn)生 100 瓦特的紅外輻射。地球本身熱量也很高，在紅外波段顯得明亮奪目。就連望遠鏡自身在室溫下也會(huì )發(fā)出紅外光輻射。

　　總之，我們從地面上并不是完全不能開(kāi)展紅外天文學(xué)觀(guān)測，只是難度極大。因此，我們選擇將詹姆斯·韋伯望遠鏡放置在太空中。

　　離家遠行

　　為避開(kāi)地球的紅外光影響，詹姆斯·韋伯望遠鏡將在距地球 150 萬(wàn)公里處運行。盡管遠離了地球，但太陽(yáng)也是個(gè)問(wèn)題。你一定感受過(guò)夏季室外灼人的陽(yáng)光吧，那就是紅外輻射。即使距地球數百萬(wàn)公里之遙，太陽(yáng)的熱量仍然不容小覷。

　　為此，紅外太空望遠鏡的設計師們可以采取幾種應對方案。最常見(jiàn)的一種便是采用主動(dòng)冷卻系統，使望遠鏡的溫度下降到適宜觀(guān)測紅外波段的水平。這是種好方法，此前也在其它紅外太空望遠鏡中得到了采用。但這也限制了望遠鏡的工作壽命，因為一旦冷卻劑耗盡，天文觀(guān)測就無(wú)法繼續進(jìn)行。

　　因此，詹姆斯·韋伯望遠鏡將獨辟蹊徑，配備一把昂貴的巨型“太空傘”。這把“傘”長(cháng) 22 米，寬 11 米，由五層反射率極高的材料制成，每層厚度還不及人類(lèi)頭發(fā)的直徑。這把巨大的“遮陽(yáng)傘”將使望遠鏡始終處于陰影之下，溫度不超過(guò)零下 223 攝氏度，正適合在目標紅外波段內開(kāi)展觀(guān)測。

　　不過(guò)，望遠鏡上搭載的一臺儀器將用主動(dòng)冷卻系統降溫至零下 258 攝氏度，可以接收到波長(cháng)更長(cháng)的紅外光。

　　科學(xué)的力量

　　總而言之，詹姆斯·韋伯望遠鏡的體積十分龐大，用一枚火箭都裝不下。除了那把巨大的遮陽(yáng)傘外，它的主鏡直徑達 6.5 米，遠超目前投入使用的任何火箭直徑。既然不能把鏡面“粘”在火箭一側，聰明的 NASA 工程師們決定將鏡面分成 18 片較小的六邊形，這樣就可以和折疊起來(lái)的“遮陽(yáng)傘”、以及望遠鏡的其余部分一起塞進(jìn)火箭里面了。

　　假如一切順利，詹姆斯·韋伯望遠鏡發(fā)射升空幾天后，就會(huì )朝觀(guān)測點(diǎn)飛去，將鏡面和遮陽(yáng)傘展開(kāi)到位，然后開(kāi)始執行觀(guān)測任務(wù)。

　　而它的觀(guān)測結果將極為驚人。該望遠鏡的主要觀(guān)測目標之一將是早期宇宙，即宇宙剛剛誕生幾億年的時(shí)候。第一批出現的恒星和行星一度在可見(jiàn)光波段上發(fā)出耀眼的光芒。但在過(guò)去 130 億年間，宇宙逐漸擴張，導致這些光線(xiàn)的波長(cháng)越拉越長(cháng)，最后離開(kāi)了可見(jiàn)光、落入了紅外光波段，正好屬于詹姆斯·韋伯望遠鏡的理想觀(guān)測范圍。

　　既然第一批形成的恒星和星系不曾留下過(guò)任何圖片，這將是我們首次觀(guān)察到宇宙歷史上這段重要時(shí)期的景象。

　　詹姆斯·韋伯望遠鏡將對宇宙中一切“冰冷”的物體展開(kāi)研究，包括圍繞初生恒星的原行星盤(pán)、分子云、彗星、柯伊伯帶等等。

　　該望遠鏡還將用一種特殊裝置阻擋來(lái)自部分遙遠恒星的光線(xiàn)，從而抓拍到任何從這些恒星前方經(jīng)過(guò)的天體，如系外行星等。這些行星在紅外波段內顯得十分明亮，通過(guò)它們發(fā)出的光線(xiàn)，我們可以對行星大氣中的化學(xué)物質(zhì)和元素展開(kāi)分析，說(shuō)不定能從中發(fā)現生命的跡象。

　　總之，從搜尋外星生命、到揭開(kāi)宇宙黎明時(shí)期的真相，詹姆斯·韋伯望遠鏡一定不會(huì )辜負我們多年的等待。
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