總耗資約100億美元，歷時20多年建造，最大的太空望遠(yuǎn)鏡——韋伯望遠(yuǎn)鏡終于發(fā)射，開啟了探索宇宙起源奧秘和系外行星之旅。

法國當(dāng)?shù)貢r間12月25日13時15分（北京時間25日20時15分），美國宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在法屬圭亞那庫魯基地成功發(fā)射升空，開始了它前往150萬千米外“日-地拉格朗日2點(diǎn)”的旅途。這次發(fā)射使用了阿麗亞娜5號火箭，火箭已經(jīng)進(jìn)入最終軌道。

詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，由美國宇航局主持建造，以美國宇航局第二任局長詹姆斯·韋伯命名，以紀(jì)念他對阿波羅登月計劃做出的重要貢獻(xiàn)。如果一切順利，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡將在一個月之內(nèi)進(jìn)入太陽軌道，大約離地球100萬公里。

以折疊狀態(tài)發(fā)射升空

韋伯望遠(yuǎn)鏡是有史以來性能最強(qiáng)大、造價最高的太空望遠(yuǎn)鏡。它重6.2噸，口徑達(dá)到了6.5米，由18塊六邊形鍍金鏡片拼接而成；遮陽板展開后，面積相當(dāng)于一個網(wǎng)球場的大小。相比之下，哈勃望遠(yuǎn)鏡的口徑為2.4米。望遠(yuǎn)鏡的口徑越大，一方面能夠收集更多的光子，看到更暗弱的天體；另一方面能夠增加分辨率，看清更多的細(xì)節(jié)。

韋伯望遠(yuǎn)鏡主要的光學(xué)結(jié)構(gòu)采用了“三反射鏡消像散系統(tǒng)（Three-mirror anastigmat）”，光在到達(dá)拍攝的傳感器前會經(jīng)過三次反射，每次反射都有特定的目的。

第一塊主鏡需要足夠大，像水桶一樣把來自宇宙的盡可能多的光收集起來并匯聚到一塊很小的二級鏡面上。所有的光會經(jīng)過三級鏡面的反射到最后的微調(diào)鏡上。這塊微調(diào)鏡會補(bǔ)償航天器移動帶來的誤差，其功能可以理解為相機(jī)的穩(wěn)定器。經(jīng)過這一系列光學(xué)組件后，光就到了最后成像之處了。

不過，由于體型巨大，韋伯望遠(yuǎn)鏡以折疊狀態(tài)發(fā)射升空。對研究人員而言，以遙控方式將進(jìn)入太空的韋伯望遠(yuǎn)鏡展開，使其每個部件完美就位，將是此次發(fā)射任務(wù)“最具挑戰(zhàn)性的環(huán)節(jié)”。

在火箭發(fā)射的8分鐘轟鳴聲中，韋伯望遠(yuǎn)鏡將進(jìn)入太空，接受著劇烈的震蕩與搖晃考驗(yàn)。一旦進(jìn)入太空，便無人可以修理。

據(jù)悉，韋伯此行的終點(diǎn)是日地拉格朗日點(diǎn)2（L2），一個引力穩(wěn)定點(diǎn)，距地大概150萬公里，大約是地球和月亮之間距離的4倍，到達(dá)那里需耗時1個月，它將與地球同步環(huán)繞太陽運(yùn)行，始終停留在地球夜面。發(fā)射一周后韋伯開始陸續(xù)啟動各種精密機(jī)構(gòu)，包括140個釋放機(jī)構(gòu)、70個鉸鏈組件、400個滑輪、90根電纜和8臺展開電機(jī)等。

韋伯望遠(yuǎn)鏡到達(dá)觀測位置后，研究人員需再花費(fèi)5個月對它開展各項(xiàng)檢查，預(yù)計望遠(yuǎn)鏡2022年6月底前可正式“上崗”。

“鴿王”昵稱的由來

韋伯望遠(yuǎn)鏡由300多個部件構(gòu)成。美國國家航空航天局（NASA）局長比爾·納爾遜曾表示：“任何一個出現(xiàn)故障，（發(fā)射日）都會變成糟糕的一天?！?/p>

韋伯望遠(yuǎn)鏡也因其研發(fā)周期長、耗資巨大而聞名于世，被戲稱為“鴿王”望遠(yuǎn)鏡。

實(shí)際上，早在哈勃望遠(yuǎn)鏡升空前一年（1989年），韋伯太空望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目就已經(jīng)提出來了，當(dāng)時的名字是NGST（Next Generation Space Telescope，下一代空間望遠(yuǎn)鏡）。次年哈勃升空后，第一張照片模糊得令人失望，直到1993年修復(fù)了主鏡缺陷并更換相關(guān)儀器后才算好些。

1996年開始，NASA就邀請各大公司來參與投標(biāo)這種復(fù)雜的“下一代太空望遠(yuǎn)鏡”研制。經(jīng)過激烈角逐，TRW公司于2002年獲得了NASA授予的8.25億美元的合同，建造韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，這臺跨時代超級空間觀測設(shè)備的研制就此正式啟動。

根據(jù)最初設(shè)想，韋伯望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射時間在2007年，但隨即就被推遲了。哈勃望遠(yuǎn)鏡計劃于2010年被航天飛機(jī)帶回地面，“繼任者”韋伯望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射時間也被定在2010年左右。但后來由于TRW公司被收購、項(xiàng)目超支、新冠疫情等種種因素，韋伯望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射時間也從2007年，到2010年，再到2018、2020年，一拖再拖到今年。

一份2017年的報告顯示，韋伯項(xiàng)目的總花費(fèi)已經(jīng)超過113億美元。

作為美國宇航局、歐洲航天局和加拿大航天局的聯(lián)合項(xiàng)目，韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在發(fā)射前經(jīng)歷了一段輾轉(zhuǎn)多地的超長途旅程——它的組裝于2013年在馬里蘭州開始，2017年又到得克薩斯州繼續(xù)進(jìn)行低溫測試，2018年起則被運(yùn)送到NASA的戈達(dá)德太空飛行中心。直到今年9月24日，它被運(yùn)送到港口，經(jīng)過16天、9300公里的海洋之旅到達(dá)法屬圭亞那的發(fā)射中心。

即使在發(fā)射前夕，韋伯太空望遠(yuǎn)鏡依舊將“鴿王本色”發(fā)揚(yáng)到底。11月22日，NASA發(fā)布消息稱，由于在與運(yùn)載火箭的連接過程中有一條夾帶意外松開，導(dǎo)致整個望遠(yuǎn)鏡產(chǎn)生了震動，原定于12月18日的發(fā)射時間被再度推遲到12月22日。

NASA最后確定韋伯的發(fā)射時間為圣誕節(jié)20點(diǎn)20分（北京時間），作為一份圣誕禮物送給所有為這個項(xiàng)目付出過的科學(xué)家和全球的天文愛好者們。

韋伯望遠(yuǎn)鏡是哈勃望遠(yuǎn)鏡的繼任者？

與哈勃望遠(yuǎn)鏡相比，韋伯望遠(yuǎn)鏡具有兩大特點(diǎn)：

其一是巨大的體積，直徑21.3英尺的主鏡使其成為人類歷史上看得最遠(yuǎn)的望遠(yuǎn)鏡。

其二是強(qiáng)大的紅外線觀測功能，韋伯望遠(yuǎn)鏡將是太空中唯一一臺可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離觀測的紅外線望遠(yuǎn)鏡，能夠看到更多過去觀測不到之處，成為我們“全新的眼睛”。

從嚴(yán)格科學(xué)意義上講，韋伯望遠(yuǎn)鏡是哈勃望遠(yuǎn)鏡更多的是互補(bǔ)關(guān)系。

美國康奈爾大學(xué)專家妮科爾·劉易斯表示，韋伯望遠(yuǎn)鏡能觀測到哈勃望遠(yuǎn)鏡觀測不到的目標(biāo)，提供“令人驚嘆的全新觀測宇宙視角”。

哈勃望遠(yuǎn)鏡1990年發(fā)射升空，迄今已度過32個春秋，雖然經(jīng)歷過很多曲折，尤其是最近一段時間，計算機(jī)時常出現(xiàn)問題，但迄今仍然堅持為人類傳回精美的宇宙照片。不出意外的話，哈勃望遠(yuǎn)鏡能夠工作至2030年代，甚至2040年代。

韋伯望遠(yuǎn)鏡與哈勃望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行的軌道不同，前者運(yùn)行在距離地球外側(cè)150萬公里的拉格朗日L2點(diǎn)，后者在距離地球僅500公里的軌道上運(yùn)行。這意味著哈勃望遠(yuǎn)鏡出現(xiàn)問題，還能夠在軌維修，而韋伯望遠(yuǎn)鏡一旦出現(xiàn)問題，按照目前人類的航天能力，還真愛莫能助。

韋伯望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行的L2點(diǎn)是不穩(wěn)定的，要靠消耗燃料動態(tài)維持，按照燃料的消耗速度，該望遠(yuǎn)鏡的預(yù)期工作壽命為10年。估計到那時，哈勃望遠(yuǎn)鏡仍健在。

韋伯望遠(yuǎn)鏡四大主要目標(biāo)

韋伯望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目的科研負(fù)責(zé)人約翰·馬瑟（John Mather）曾在采訪中介紹過韋伯望遠(yuǎn)鏡的四大主要目標(biāo)：

首先，它將嘗試觀測“大爆炸”后出現(xiàn)的第一批天體，例如星系、黑洞和超新星；其次，它將觀測星系是如何隨著時間推移而成長的，那可能是經(jīng)過了許多小型天體的聚攏和融合；第三，它將觀測恒星和行星系統(tǒng)是如何在氣體塵埃云內(nèi)部形成的；最后，它將觀測其他恒星周圍的行星以及我們身處的太陽系本身，以了解這些天體系統(tǒng)隨著時間推移是如何成長和變化的，并幫助了解地球是如何具備存在生命的條件的。

據(jù)了解，韋伯太空望遠(yuǎn)鏡一旦能夠成功啟用，將會是史無前例的宇宙“時光機(jī)”，帶我們看到大約70億-130億年前的宇宙樣貌，幾乎在“宇宙大爆炸”的同期。

韋伯望遠(yuǎn)鏡配備了一項(xiàng)名為中紅外儀器(MIRI)的新技術(shù)，將使用相機(jī)和光譜儀來觀察電磁光譜中紅外區(qū)域的光，這是人眼看不見的。

“這將徹底改變我們看待行星大氣層的方式。我們要去看看它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)！”參與MIRI研究的法國航天局專家皮埃爾-奧利弗·拉吉奇說。

發(fā)射地為何選擇圭亞那？

1964年，法國在圭亞那庫魯?shù)貐^(qū)建成火箭發(fā)射中心，歐洲航天局在此從事阿麗亞娜火箭的發(fā)射業(yè)務(wù)。歐洲航天局是一個歐洲數(shù)國政府間的空間探測和開發(fā)組織，總部設(shè)在法國首都巴黎，負(fù)責(zé)阿利亞娜4號和阿利亞娜5號運(yùn)載火箭的研制與開發(fā)。

歐洲航天發(fā)射中心占地約9萬平方公里，由法國國家空間研究中心領(lǐng)導(dǎo)，主要負(fù)責(zé)科學(xué)衛(wèi)星、應(yīng)用衛(wèi)星和探空火箭的發(fā)射以及與此有關(guān)的一些運(yùn)載火箭的試驗(yàn)和發(fā)射。

圭亞那靠近赤道，對火箭發(fā)射具有很大益處：由于此地靠近赤道，緯度低，從發(fā)射點(diǎn)到入軌點(diǎn)的航程大大縮短，三子級不必二次啟動；相同發(fā)射方位角的軌道傾角小，遠(yuǎn)地點(diǎn)變軌所需要的能量小，增加了同步軌道的有效載荷；向北和向東的海面上有一個很寬的發(fā)射弧度，空中及海上交通都很方便；此地人口稀少，在9萬平方公里的土地上只有5萬居民。另外，庫魯?shù)貐^(qū)雖然靠近赤道，但氣候比較溫和，年平均氣溫27℃，年平均降雨量3000～4000毫米，全年分旱季、雨季，風(fēng)力不大，處于颶風(fēng)區(qū)之外。

此外，還有一個因素是，歐空局作為韋伯望遠(yuǎn)鏡的合作方之一，承擔(dān)望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射任務(wù)。

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