历时25年耗资近百亿，刚发射的韦伯太空望远镜到底有多厉害？交汇点讯北京时间2022年1月2日

交汇点讯北京时间2022年1月2日20时，距离詹姆斯韦伯空间望远镜（简称韦伯望远镜）起飞已经过去整整7天。望远镜距离地球约 80.86 万公里，已经按照计划完成了遮光罩的展开动作。
作为人类探索宇宙的“新武器”“哈勃太空望远镜继任者” ，韦伯望远镜于北京时间2021年12月25日20时20分以“折叠收纳”方式升空，将飞至离地球150万公里远的拉格朗日L2点进行观测，等到遮阳板和镜片完全展开并且调试完毕后，韦伯望远镜将为人类进一步揭开广袤宇宙的神秘面纱。

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遮光罩展开后的效果图（来源：NASA）
对于很多天文爱好者来说，韦伯望远镜是个耳熟能详的名字，因为它于1996年就开始研发，前后多次推迟发射，前后耗时25年，造价高达100亿美元，成为人类历史上造价最高，耗时最长的太空望远镜。我们都知道哈勃太空望远镜已顺利服役30多年，为何韦伯望远镜如何“费劲”？为何多次推迟发射？它去的L2点是什么点？交汇点采访人员（Q）邀请到南京天文爱好者协会科普专员何骏（A）解析。
Q：韦伯望远镜与我国的郭守望望远镜观测内容有什么不同？
A：韦伯望远镜观测的是红外波段，主要观测目的是寻找135亿年前宇宙大爆炸后诞生的第一批星系。研究各星系演化的各阶段。而我国的郭守敬望远镜(LAMOST)设计用途是大视场（5°）多目标（同时4000）光谱巡天。这是2种不同用途的望远镜，设计用途和使用用途都不一样。
Q：为什么韦伯望远镜的发射计划一拖再拖，这中间出了哪些“岔子”？
A：韦伯望远镜项目启动于1996年，最初命名为“下一代望远镜” ， 2002年为了纪念在阿波罗登月计划中做出突出贡献的NASA第二任局长詹姆斯韦伯改为现名。按照一开始的计划，韦伯望远镜项目的预算为5亿美元，应该于2007年发射。后来因为预算追加的原因不断推迟，到了2008年本应发射的节点上预算已经追加到了51亿美元。到了2017年，为了做更多更精细的测试，预算飙升到了88亿美元。2019年因为新冠疫情，发射又一次延迟，预算这时已经追加到了97亿美元。直到2021年12月22日，预定的24日发射又因为天气原因推迟到了25日。
Q：望远镜的表面光滑如镜面，采用了镀金工艺，为什么要这样做？
A：说望远镜的反射面“光滑如镜”还不足以说明镜片的光滑度。韦伯望远镜的主镜直径为6.5米，是由18片直径为1.32米的六边形子镜片组合而成，每片子镜片的表面粗糙度都要求在20nm之内。作为对比，哈勃太空望远镜是单一镜片的结构，口径则只有2.4米。为了增强红外线的反射率，在反射面上镀了大约100nm厚的黄金镀膜。又因为黄金非常柔软，在镀膜上又沉积了薄薄的一层二氧化硅保护层。

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Q：L2点是什么，为什么要去这个150万公里远的点？中间的信号怎么传输？
A：L2点的全称是“日地拉格朗日L2点” ，拉格朗日点其实是三体问题的特解。通俗说来：我们都知道，三体问题没有解析解。但如果在一个三体系统中的第三体的质量远远小于其他二体，那么可以近似简化为二体问题，而二体问题是有解的。5个拉格朗日点就是方程组的特解。在这5个位置，第三体处于其他二体的引力平衡位置，这个系统是稳定的。回归到韦布望远镜的例子中，望远镜的质量只有6.2吨，在地球质量和太阳质量面前几乎可以忽略不计。L2点处于太阳—地球的连线延长线上，这里终年不见阳光，有利于望远镜保持低温，因为探测器的工作温度在50K(-223℃)左右。顺带一提，我国的嫦娥二号月球探测器，在执行完月球探测任务后，也前往过日地拉格朗日L2点进行科学探测，并持续在附近运行了5天。信号传输可以直接向地球传送，这是没有问题的，美国有深空通信网，在世界多个地区安装有大型通信天线。