2018-07-06 01:52:31 佚名

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根據美國宇航局的最新消息，截止2017年12月底，美國宇航局下一代空間望遠鏡詹姆斯韋伯太空望遠鏡在恆溫真空室內經過了100天的低溫測試後，準備在2019發射。三個多月以來，價值88億美元的天文臺科學儀器和光學元件都處於一個被稱作Johnson A的小室內。Johnson A位於休斯頓的NASA Johnson空間站中心，在這個房間裡，技術人員一步步地把望遠鏡設備安裝起來。這是為了確保JWST能在太空寒冷和真空的環境下工作。

隨著測試的完成，當工程師將望遠鏡組裝就緒後，NASA將會研究其結果。但這需要將設備從休斯敦搬到雷東多比奇的加利福尼亞。一旦部件到達諾斯洛普格魯曼公司航空航天系統設備處，儀器和光學原件將連同遮陽板和航天器被組裝在一起——這樣就完成了望遠鏡的組裝。JWST將在2019春季在法屬圭亞那的歐洲航天發射場發射升空；九月下旬，因許許多多的問題，美國國家航空航天局再次推遲其預計發射日期。發射後，JWST望遠鏡將開始它前往拉格朗日點2的旅程，這是一個地球與太陽引力相互穩定的位置。它距離地球有930000英里（150萬公里）。

這臺望遠鏡將以紅外線波段工作，就像它的前輩哈勃太空望遠鏡一樣，它將忙於許多不同的科學工作。JWST的任務包括尋找宇宙的第一束光，研究各個行星，並且探尋在宇宙歷史的初期，星系是如何聚集在一起的。

川陀太空

就在剛剛過去的2018年3月27日，預算已經高達88億美元的詹姆斯韋伯太空望遠鏡又宣佈延期到2020年5月才可能發射。

考慮到期間的天價延期成本和可能的改進測試，估計總預算直逼100億美元。

這比起它在1997年被批准的5億美元預算、2007年發射的初步版本，已經相距甚遠，從一個不起眼的小望遠鏡完全變成了一個載入人類史冊的重大項目！

▲詹姆斯韋伯看起來猶如太空中的一艘巨型戰艦（假想圖）

這幾年內，詹姆斯韋伯項目組開了無數次新聞發佈會，而所有的新聞發佈會如果總結為15個字的話，總是下面這五個部分：

大家好，有進展，要延期，沒錢了，快打錢。

當然，NASA出現罕見的慎之又慎也有幾個重要原因：

• 它是人類有史以來最高大上的太空望遠鏡！

它的最核心任務是：尋找宇宙的邊界，也就是宇宙最初期大爆炸後殘留的微波背景輻射。

• 它是目前僅次於阿波羅登月、航天飛機、國際空間站和GPS項目的美國/人類第五大航天項目，且它只有一個航天器，造價已經逼近100億美元；比起之前這四個任務數十次到數百次發射分攤風險，但依然存在不可避免的發射失敗，對詹姆斯韋伯而言基本意味著必須成功，否則就虧的太大了。

• 而且它飛在距離地球過遠的位置，最遠是月球距離地球的近四倍，出現問題是不可能營救的。

▲詹姆斯韋伯與哈勃望遠鏡的位置關係

由於理論上說它任何一個部件都會輻射出紅外信號產生干擾，所以這個望遠鏡必須溫度極低以減少影響，低到接近絕對溫度（-273攝氏度）的零下220度。

▲低溫測試中的詹姆斯韋伯

同時為了最大限度的收集紅外信息，就需要超高反射率和超大的“鏡子”，還需要儘量迴避宇宙中干擾的熱源，比如地球和太陽。也要回避地球附近的宇宙塵埃。

因此，詹姆斯韋伯的最佳觀測點是處於日地引力平衡的拉格朗日2點，距離地球150萬公里（月球距離地球不過38萬公里），躲在地球背後，這個引力平衡點軌道穩定，也遠離熱源太陽和地球。

▲詹姆斯韋伯位置示意圖

但這也意味著任務必須一次成功，不存在修理的可能性，像哈勃望遠鏡那種本來不能用慢慢修好的可能性也是不存在的。

而且，它還有兩大絕活：

1、超級精密的鏡子

▲這是哈勃望遠鏡的主鏡和詹姆斯韋伯主鏡的大小對比

由於詹姆斯韋伯鏡面設計要求是6.5米口徑，而這個大小超過了火箭發射的尺寸限制，所以選擇方案是加工成18面一模一樣的六邊形，摺疊起來再展開。

▲摺疊在阿里亞娜火箭中的詹姆斯韋伯望遠鏡

普通鏡面材料根本不行，因為溫度變化導致變形，更何況零下220度。而且在反射電磁波的時候材料都會吸收掉一些能量（例如黑衣服白衣服區別），必須用抗彎剛度高、熱穩定性好、熱導率高、密度低的材料。最後選擇了鹼土金屬鈹，這是軍工行業極為重要的金屬，是洲際導彈的導航設備等核心原料。鏡面的加工精度要求是：拋光誤差不超過10納米，每塊鏡片還能隨意調整角度，調整精度不超過10納米！！！ 10納米大概相當於幾十個鈹原子擺在一起的寬度。。。

▲主鏡面

2、遮陽板

儘管已經遠離熱源，但還要盡力遮住可能的外界能量，比如地球輻射。然後詹姆斯韋伯就要打著這麼一把五層的“遮陽傘”。在測試中，這把傘從正面到背面，可以將輻射溫度降低300攝氏度以上。它完全展開時長寬佔地大小有300平米左右，但即便這麼大，每層的厚度其實才25微米或50微米（第一層），這已經包括了鍍的硅膜和鋁膜。

▲遮陽板實際大小

要知道，人的頭髮直徑還有80-100微米，而考慮到這麼薄的一層要做到這麼大，真是不可思議。這恐怕也是人類歷史上最牛的一個遮陽板了。但你別忘了，無論是鏡子還是遮陽板，都是需要先窩在一起塞進火箭裡，然後進入太空後才慢慢展開的。也就是說經歷了劇烈的火箭發射和非常大的溫度變化後，它們要在太空中實現剛才我說到的10納米和25微米精度，這就非常難了。它的遮陽傘打開機構共計有100個，它們負責在經歷劇烈火箭震動和惡劣太空環境後，將這把打傘打開，實現那麼誇張的精度。

▲在地面上通過龐大的機械臂吊裝測試

它到了太空中可沒有這些大型機械臂輔助，就得靠自帶器件緩慢展開這一層層龐然大物，

▲某結構測試

類似於在上面綁了100個小型拖車，把這龐然大物緩緩拖開。

所以目前大家覺得，還是在地面上使勁兒測試測試吧，再測試一年看看千萬不能出問題啊。畢竟出一點差錯就是100億美元預算+幾千個研究員參與項目+上百位博士的畢業問題啊。這個項目先後有歐美十幾個國家參與，國際影響力也要求它必須慎重。

而且，對於大型任務而言，任務延期是太正常的事情了，延期3年5年都不是事兒。羅塞塔號當年本來計劃探測的根本就不是那顆彗星，純粹因為被各種延期而不斷修改探測目標。畢竟彗星可不等你啊，人家該飛飛的，誰鳥你，錯過了就換一顆吧。

詹姆斯韋伯自然也早不是第一次延期，按照原計劃它現在應該已經接近結束任務了。

說實話，它延期發射並不擔心，還是希望歐空局的阿里亞娜5火箭一定要給力，千萬別出么蛾子，因為這完全就是一錘子買賣！

一錘子100億美元，這可真夠刺激的說。

語宙

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（James Webb Space \nTelescope，縮寫JWST）是美國航空航天局、歐洲航天局和加拿大航空航天局聯合研發的紅外線觀測用太空望遠鏡，用來代替前任哈伯太空望遠鏡。距離詹姆斯韋伯太空望遠鏡的太空發射仍有段時間，NASA的科學家已經為其安排了首批觀測任務，指定了13個任務目標，從觀測木星到早期宇宙的星系形成。

首批由韋伯太空望遠鏡收集的天文數據也將向天文科學界提供，NASA承諾這些數據將立即共享給太空望遠鏡科學研究所STScI的Director's\n Discretionary Early Release \nScience項目參與者，其中有許多專門為天文學科研究的成員。JWST的首批13個任務目標從100個候選提議中選出，將會啟用到望遠鏡所有四個儀器觀測，耗費460個觀測時間，預計將在五個月內完成。

cnBeta

美國韋伯太空望遠鏡有多厲害？首先我們來看看哈勃太空望遠鏡的功績，自1990年發射以來，哈勃幫助人類對天文物理獲得了更多的研究成果，運行26年拍攝了大量為科研直接服務的高清太空照片。隨著哈勃逐漸老化，接班人詹姆斯．韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope，韋伯望遠鏡）已經建設完成，預定在2018年10月發射升空。

不過，在這一領域，中國已經有所作為，趕上美國的先進水平，晉身太空望遠鏡探測最前列。中國最新的4米可見光太空望遠鏡，已經能夠與韋伯的重要性相提並論！

美國太空總署的韋伯望遠鏡，是世界上已建設完成的最大太空望遠鏡。它針對的是紅外波段，而中國4米太空望遠鏡雖然口徑較小，但針對的是可見光波段，因此與韋伯可以說有重大區別，但也可以進行互補的合作。韋伯望遠鏡已經耗費20年進行研發，外觀就像一個放置在空中的大型反射望遠鏡，主鏡面的加工難度極大，總體直徑達6.5米，而且是多鏡面組合成一個整體鏡面，這是前所未有的技術挑戰，也證明了相關國家研製技術的重大突破升級。

其中最困難的，當然就是這一巨型光學鏡片組合的製造。其實哈勃一開始就遇到了這樣的難題，發射升空後才發現鏡片有瑕疵，導致不得不進行了修理工作。能夠製造這樣巨型的鏡片，而又能在太空正常工作，彰顯了世界頂尖的設計製造能力。

我國4米太空望遠鏡，也顯示了類似的技術水平。這兩個大型太空望遠鏡，將進行一連串的嚴格測試，包括震動、噪音、低溫及模擬發射條件等，以確保其能夠經得起低溫的太空環境。測試後，我國這一望遠鏡將進行相關設備的安裝，例如配上通信等系統，最終發射升空，執行實際任務。而NASA預計在2018年10月發射韋伯望遠鏡。

隨著哈勃逐步退出現役，我國4米太空望遠鏡將挑起可見光波段的主要探測任務，從而獲得大量的與其他國家合作的機會。負責韋伯望遠鏡的資深科學家馬瑟表示，韋伯望遠鏡比哈伯望遠鏡更強大，其集光區域比哈伯大7倍，但它針對紅外波段，使得我國望遠鏡有著極為關鍵性的獨特定位。

韋伯望遠鏡已經耗資87億美元，由NASA負責主導，國際夥伴包括歐洲太空總署及加拿大太空局。由於各種限制，我國並未參與韋伯望遠鏡項目，但通過4米望遠鏡項目，令我國幾乎達到了平起平坐的地步，使得我國在太空探測與合作之中佔據了極為有利的位置。

加特林

就在本週三（2018年6月27），美國航空航天局又發佈了一個詹姆斯.韋伯太空望遠鏡發射時間表，預計2021年3月發射升空，這是第幾次延遲發射時間，可能已經沒有人記得清了。

從1996年計劃立項開始，詹姆斯韋伯太空望遠鏡就備受世人關注，本來預計於2010年之後發射升空，但是這期間經歷了很多次的發射時間推遲，其預算成本也從最初的5億美元漲到了百億美元。所以雖然要兩年多後才能發射升空，但是詹姆斯.韋伯太空望遠鏡已經被認定為迄今為止最貴的太空項目，僅次於阿波羅登月、航天飛機、國際空間站和GPS項目，但是這四個項目都是多次發射分擔風險的，然而詹姆斯.韋伯望遠鏡只是一次發射，或者說它只是一架望遠鏡，但是其價值卻達百億美元。

在技術方面，詹姆斯.韋伯望遠鏡也幾乎是迄今為止所有的宇航項目中最困難的，它的總質量已達到了6.2噸，要被推送到距離地球150多萬公里的距離上，比月球到地球的距離都遠了好幾倍，而且它需要保持零下220℃的溫度，為此需要給它建造面積巨大的遮陽傘，目前暫定為五層可達300米的遮陽板，看上去就像一架太空戰艦，它的口徑也將達到6.5米，需要用18塊金屬鈹製成的六角形鏡面，所有鏡面的平面誤差不大於10納米，可以說是一個十分具有挑戰性的太空科研計劃。

那麼價值如此昂貴，技術如此複雜的詹姆斯韋伯太空望遠鏡可以做什麼呢？說白了美國人就是想用它看到宇宙的盡頭，它的主要的任務就是調查作為宇宙大爆炸理論的殘餘紅外線證據(宇宙微波背景輻射)，即觀察今天可探測宇宙的初期狀態，另外也可以用它來觀察一些遙遠的天體，如黑洞、中子星、暗物質、星系、超新星爆發和類星體等。

為了達到這一目的，美國人給詹姆斯韋伯太空望遠鏡配備了高敏度紅外線傳感器、光譜探測器等很多觀察和監測設備，當然必須都是世界最先進的技術。預估這架太空望遠鏡發射升空之後，人類的宇宙探測能力將向前邁進一大步，同時也將推動天文學的發展，一些重要的新發現和新成果也將陸續出現。

科普大世界

答：詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，絕對是人類目前最雄心勃勃的太空計劃之一！

一、耗資

相比它的前輩“哈勃太空望遠鏡”，先進太多了，我們來看幾個數據：

光是耗資這一塊，就遠超哈勃太空望遠鏡；87億美元什麼概念？我們的53度飛天茅臺，2017年報價是1299，也就是4300萬瓶飛天茅臺的總銷售額！

要知道，阿波羅計劃的六次登月，總耗資是255億美元；所以在耗資上，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡實際上已經堪比登月的規模了。

二、特殊的軌道

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，將安置在日-地第二拉格朗日點，距離地球150萬公里，是地月距離的四倍。

所以任何一個地方出現故障的話，都是無法進行修復的，這麼遠的距離不可能派人去維修；對設備的可靠性要求極高，弄不好二十多年的籌劃，近100億美元的耗資真會打水漂！

日-地第二拉格朗日點，相對於地球的位置是不變的，而且是引力平衡點；在該點上，韋伯太空望遠鏡可以長時間對某個區域進行長時間觀測，不會像哈勃望遠鏡那樣受到地球的遮擋。

而且該點處，位於地球的半影區域，地球將遮擋絕大部分太陽光線，望遠鏡內部將處於-236℃（約37K）的工作環境。

三、精密的鏡片

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的主鏡，直徑是哈勃望遠鏡的2.7倍，採用多鏡片結構，最終主鏡片面積是哈勃望遠鏡的7.3倍，靈敏度大大提高，綜合能力超過前者一百倍。

而且鏡面的製造誤差，達到原子尺度的10納米，也就是十個原子的厚度；因為鏡片實在太大，所以設計成18面六邊形鏡片，發射時將鏡片進行摺疊，到達軌道後再進行展開。

而且還要承受發射過程中的劇烈震動，還要在太空持續數週的運行，期間哪怕混進一粒灰塵，都將導致展開時出現毀滅性的精度誤差，這對鏡片的精度是極大的考驗。

類似的失誤，在它的前輩哈勃望遠鏡中已經出現過，但哈勃望遠鏡位於近地軌道，NASA安排了數次人工大修，才使得哈勃望遠鏡恢復正常，但是韋伯太空望遠鏡沒有維修的機會。

四、望遠鏡的能力

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，能觀察到可觀測宇宙最遙遠的距離，也就是宇宙大爆炸之初發出來的光線，這也是它的主要任務之一！

相對於哈勃望遠鏡，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡還有一個非常大的優勢，就是它的觀測波段主要是紅外線；紅外線波段比可見光波段的範圍更廣，意味著詹姆斯·韋伯太空望遠鏡能接收到的信息更多，在地外行星的探測上，具有絕對的領先優勢！

五、其他方面

除了以上四點，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在很多技術上都有突破，比如：巨型遮陽板、超低溫維持技術等等。

Google一位高管曾公開表示過：無論我們開多高的年薪，也吸引不來NASA最優秀的科學家……因為NASA給科學家畫的是一個星辰大海的夢想！

這才是NSAS最“可怕”的地方。

艾伯史密斯

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡是NASA的旗艦級項目，預算近90億美金，一旦成功發射升空將成為人類史上最強大的望遠鏡，幫助人類揭開更多宇宙奧秘。

不少人將韋伯望遠鏡稱為哈勃的繼任者。眾所周知，哈勃太空望遠鏡是一臺改變世界的機器，徹底改變了我們對宇宙的認知，而韋伯望遠鏡將帶領我們更深入地瞭解宇宙。

正如諾貝爾物理獎獲得者約翰·馬瑟所言：

哈勃是將未知事物展現於人類面前，挑起了我們的求知慾；而關於這些事物的答案，我們要靠韋伯望遠鏡去探索。

要知道，韋伯在某些方面的水平和能力將超出哈勃100倍，其主要任務是對宇宙初期狀態展開觀測（俗稱拍攝宇宙嬰兒照），研究星系、恆星和行星的形成與演化以及搜尋外星生命的蹤跡等。

哈勃與韋伯主鏡對比：

毫無疑問，韋伯望遠鏡項目是一個巨大的挑戰。它主鏡的直徑高達6.5米

，由18塊正六邊形鏡片組成。這些鏡片非同一般，經過超精細加工，拋光誤差小於10納米，且每塊鏡片裝有7個馬達，可在10納米的精度內調整鏡片。

為了防止太陽光及地球反射光對觀測產生干擾，科學家特地為韋伯望遠鏡加裝了一把太陽傘——巨型遮陽板。這就使得韋伯望遠鏡的體型變得異常龐大，竟與網球場相當。

因此，要將韋伯望遠鏡送上天還真不是易事。科學家不得不先將韋伯望遠鏡進行巧妙摺疊，隨後塞入指定座駕亞利安五號火箭，待進入太空中的預定位置後再精確地展開，其中難度可想而知。

另外，為了獲得最佳觀測效果，韋伯望遠鏡將被髮送到距離地球150萬千米的第二拉格朗日點上。不像哈勃望遠鏡位於大約600千米的低軌道位置上，發生故障還曾派航天飛機前去修理。韋伯望遠鏡一旦出現故障，基本上就只能聽天由命了。

所以，這稱得上是一個不容半點失誤的大工程，亦或是一場近90億美金的豪賭，必須確保萬無一失。

正因如此，韋伯望遠鏡的發射時間一拖再拖。最初，韋伯的發射時間定於2011年，隨後推到2018年10月，再之後又推到2019年春。

前不久，NASA又宣佈，由於項目的複雜性和經費超支等原因，韋伯望遠鏡的發射時間不得不再往後延——暫定於2020年5月。

無論如何，希望韋伯儘快順利升空。

三體迷

首先：據牛津大學官方網站日前報道，該校行星物理學博士巴斯托研究發現，JWST能夠使人類首次看到與地球類似的系外行星的大氣層內部。

這代表著我們在地球就可以看見別的星球上是否有外星建築和外星人。

然後，這個大傢伙重量為6.2噸，約為哈勃太空望遠鏡（11噸）的一半。主反射鏡由鈹製成，口徑達到6.5米，面積為哈勃太空望遠鏡的5倍以上。

這面主鏡的直徑比發射用的火箭更大。主鏡被分割成18塊六角形的鏡片，每個鏡面的拋光誤差不得超過10納米；同時鏡面也經過專門研磨，使得其能夠在遮陽板陰影的極度嚴寒環境中保持正確形狀。每塊鏡片背部都裝有7個馬達，能夠在10納米的精度內調整鏡片的形狀和方向。發射後這些鏡片會在高精度的微型馬達和波面傳感器的控制下展開。但是，此法不會跟凱克望遠鏡一樣，不必像地面望遠鏡那樣必需根據引力負荷和風力的影響而要按主動光學來時常持續調整鏡段，故詹姆斯韋伯太空望遠鏡除了初期配置之外將不會有太多改變。

主鏡的鏡面作為全體也形成六角形，聚光部和鏡面都露在外面，容易讓人聯想到射電望遠鏡的天線。另外，它的主體也不呈筒狀，而是在主鏡下展開座席狀的遮光板。

就這麼說吧：這個傢伙的鏡片動的時候是納米級別的移動，而且這個鏡片十分昂貴，主反射鏡由鈹所製成，分割成 18 塊六角形鏡片，每一塊鏡片都塗上一層比人類頭髮還要薄 1,000 倍的金，

保存的時候就是在恆溫恆壓的箱子裡保持，可見有多麼金貴。

北牆根曬太陽

美國宇航局（NASA)官員已經公佈了詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）的第一個科學目標。詹姆斯·韋伯望遠鏡被認為是哈勃太空望遠鏡的繼任者，將在2018年10月搭載阿里亞娜五號(Ariane 5)運載火箭發射。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的最初科學目標旨在揭開星系形成的秘密，通過對一些行星、衛星和小行星的深入研究來更好地瞭解我們的太陽系。

而根據NASA最新宣佈的消息，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將首先執行該機構的“保證時間觀察”（GTO）項目。該計劃允許參與設計和建造望遠鏡四大主要儀器的科學家選擇一些初步目標。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的主要任務觀察時間的10%是專門用於GTO項目，所有這些都可能在望遠鏡的使用期限的頭兩年內完成。

另外詹姆斯·韋伯太空望遠鏡還將研究土衛二（Enceladus）和木衛二(Europa)，同時還將分析彗星和小行星，以及宇宙和太陽系的誕生以及進化的過程等。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡還將觀察遠距離系外行星的特徵。研究將允許詹姆斯·韋伯太空望遠鏡上的儀器確定系外行星是否擁有大氣層，如果是，將深入分析其組成部分。