韦布望远镜:“令人头秃”的100亿美元制造细节本文转自：科普中国看到韦布

本文转自：科普中国
看到韦布望远镜公布的第一批彩色照片，想起 2022 年普利策奖的释义性报道奖，就颁给了 Quata 杂志的 Natalie Wolchover 写的韦布望远镜。
那篇科学报道值得一读——
“要想回望宇宙的诞生，看见第一群恒星的星光，你必须先磨出一面和房屋一般大的镜子。它的表面必须光滑到如此的地步——如果镜子被放大到一整个大陆那么大，它的上面不会有超出脚踝高度的山峰或低谷。只有这么大这么平的镜子，才能收集并聚焦来自天空中最遥远星系的微弱光线……

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“即使有了这么特殊的镜子，依然远远不够。
“没有人曾见过星系形成之时的样子，原因是几十亿年来，那些古老的星光穿越了不断膨胀的宇宙空间后，已经被大大拉长了。那些最遥远的恒星发出的紫外线和可见光到达这里时，波长被延伸了大约 20 倍，成了红外线。但红外线同样是原子振动时发出的光——我们称之为‘热’ 。同样的红外线从我们的身体、大气和脚下的地面辐射出来。这些本地的热源，彻底淹没了远古恒星弱小的光芒。因此，要观测到那些远古恒星，望远镜的大镜子必须非常冷。它必须被发射到太空。
“问题又来了。没有火箭能装下一面有房子那么大的镜子。于是，镜子必须被折叠起来。
“为了被折叠，镜子首先必须被分割成由多个镜片组成的蜂窝阵列。

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“为了共同聚焦产生清晰的图像，镜片们在太空中展开后，必须排列到近乎完美的地步，这就需要精度极高的电机。这些电机能轻轻推动镜片，移动的距离可以精确到仅仅是病毒宽度的一半，以保证所有镜片安装到位。”
“Ball 航空航天公司提供的制动器能以 10 纳米的精度推动镜面，这个宽度仅为头发的万分之一。这些电机的工作原理是‘弯曲’ ，即‘将大的运动转化为小的运动’ 。”
“整个韦布望远镜的重量，只有一个大型地面望远镜重量的 2% 左右。”
“镜子由铍制成，这种材料轻、结实、坚硬，呈粉末状，有毒，是一种令人头疼的东西，但也是唯一可行的东西。铍粉在俄亥俄州被压成块，然后在阿拉巴马州被切割。镜片上再覆一层黄金，因为黄金能极好地反射红外线。最后，加利福尼亚一家专门为这个项目而建造的工厂为镜面抛光。”

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被涂上黄金涂层的镜片。图片来源：nasa.gov
但这样依然还不够。
“即使被发射到到外太空，地球、月球和太阳仍然会向望远镜辐射出太多的热量，使它无法感知宇宙中最遥远结构的微弱闪烁。
“除非，望远镜指向一个特定的点——第二拉格朗日点。在那个点，月球、地球和太阳都位于同一个方向，架设起一个网球场大小的巨幅遮阳罩，望远镜就可以同时挡住这三个天体。通过这样的方式，望远镜终于可以进入极度深寒的状态（-223℃），从而探测到宇宙黎明的微弱热量。

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