詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡早在著名的哈勃太空望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡更大卻更輕

　　這臺萬眾矚目的望遠(yuǎn)鏡，被稱為“人類史上最強(qiáng)大的望遠(yuǎn)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(xué)家們說，與哈勃望遠(yuǎn)鏡相比，JWST的綜合觀測能力可能要強(qiáng)上100倍。而它的造價也是驚人的，已耗費(fèi)至少100億美元。

　　首先，哈勃望遠(yuǎn)鏡的口徑大約是2.4米，而JWST的口徑達(dá)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(jié)構(gòu)，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(diào)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(shè)置有6臺由精密馬達(dá)和齒輪構(gòu)成的精細(xì)作動器。它們可以將18塊小鏡面按需要進(jìn)行精確排布，將整塊鏡面對準(zhǔn)宇宙中的某一物體進(jìn)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(xué)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(jìn)行觀測的哈勃望遠(yuǎn)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(xué)儀器包括有近紅外相機(jī)（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(jī)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(yuǎn)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(dāng)于零下273.15℃）的環(huán)境中運(yùn)行。

　　由于人類火箭發(fā)射能力的有限，要將如此巨大的望遠(yuǎn)鏡送上太空也是件極具挑戰(zhàn)的事。為了JWST的升空，科學(xué)家們也是煞費(fèi)苦心，整個望遠(yuǎn)鏡雖然體積比哈勃望遠(yuǎn)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(zhì)量，因此，JWST的重量只有差不多6.2噸，遠(yuǎn)輕于11噸重的哈勃望遠(yuǎn)鏡。鈹不僅輕，還是電和熱的良性導(dǎo)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(fù)雜的項目之一，JWST與哈勃望遠(yuǎn)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(fēng)險太大，研發(fā)工作要求在每一個細(xì)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(yùn)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(dāng)它在太空全部展開并冷卻到運(yùn)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(diào)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(yùn)行并進(jìn)行科學(xué)觀測，每10天到14天就要進(jìn)行一次鏡面調(diào)校工作。在這個過程中，它在朝向太陽的一側(cè)，溫度可能會高達(dá)110℃；而背向太陽的一面，則要達(dá)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(yùn)行，為了保證它能順利完成天文觀測任務(wù)，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(diào)校鏡面，還是打開遮陽罩，這些運(yùn)作過程都只能是遠(yuǎn)程操作，一旦出現(xiàn)問題，沒有航天器或宇航員能到達(dá)那么遠(yuǎn)的距離去進(jìn)行人工干預(yù)。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(yuǎn)鏡就只能“打水漂”了，那對NASA來說將是災(zāi)難性的結(jié)局。

　　所有人都對JWST寄予厚望。科學(xué)家們認(rèn)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(guān)宇宙的更多基本問題。

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

　　美國洛杉磯卡弗里基金會的宇宙學(xué)家邁克爾·特納說：“天文學(xué)和天體物理學(xué)的下一個十年是以詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的成功為基礎(chǔ)的?！边@應(yīng)該也是我們關(guān)注JWST的主要原因之一。