价值约百亿美元、史上最强望远镜升空，一文读懂詹姆斯·韦伯北京时间12月25日20时20分

北京时间12月25日20时20分，在世人的瞩目下，数千名科学家与工程师花费20余年精心设计与建造的詹姆斯·韦伯太空望远镜，终于在库鲁航天发射中心使用阿里安-5大型运载火箭发射升空。

文章图片

文章图片

阿里安-5火箭携带“韦伯”升空如果你站在直径6.5米的韦伯太空望远镜前，一定不敢大声喘息。这部望远镜拥有18片一尘不染的镀金主镜片、5张薄如蝉翼的聚酰亚胺隔热罩、低至-223摄氏度的工作温度和97亿美元的制造成本。它是人类迄今为止制造的最大、最复杂、最强劲、最具有想象力的太空望远镜，简称JWST 。

文章图片

文章图片

阿里安-5火箭携带“韦伯”进入太空想象图

文章图片

文章图片

“韦伯”标志性外观——18片六边形镀金铍镜组成的主镜“韦伯”部署后可以替代年事已高的哈勃太空望远镜。与专注于可见光波段的“哈勃”不同， “韦伯”可以看到波长更长的中红外波段，同时具有更高的灵敏度与分辨率。它可以看到宇宙中最久远的事件和最遥远的物体，并在天文学和宇宙学研究前沿大放异彩，对推动整个人类社会的进步有着重大意义。
光学设计：尽带黄金甲
光学望远镜模块(OTE)是“韦伯”的主要结构之一，由望远镜的主镜、次镜、三级反射镜、精细转向镜、望远镜框架及其控制装置等结构组成。OTE好比整个“韦伯”的眼睛，其原理是三镜消像散望远镜：光线首先由主镜汇聚并反射给次镜，次镜进一步将光线传递给处于望远镜中心的三级反射镜，而后经过精细转向镜传递给综合科学仪器模块进行光线的接收与处理。

文章图片

文章图片

“韦伯”光路示意图

文章图片

文章图片

“哈勃”与“韦伯”主镜对比示意图“韦伯”最吸人眼球的是那18面金光闪闪的六边形主镜。这是一面直径6.5米的镀金铍质反射镜，总面积达到25.4平方米，是“哈勃”的6倍以上。对望远镜来说，口径即真理， “韦伯”的观测能力与“哈勃”相比有巨大提升。“哈勃”拍摄著名的“超深场”图像时，一动不动地指向太空中同一个地方，连续拍摄了16天才捕捉到那令人难以置信的微弱、遥远星系的图像。与之相比， “韦伯”将在短短7小时内完成类似的观测任务。

文章图片

文章图片

“哈勃”超深场图像是人类拍摄过迄今为止最久远宇宙的照片，其中有132亿年前的古老星系。“韦伯”将会拍出更加震撼的图像。质量方面， “韦伯”的总重约6.5吨，只有“哈勃”的一半，但体积却比“哈勃”有明显提升。其中,“哈勃”主镜为玻璃材质，总重828公斤，而“韦伯”则选用了元素周期表里第四个元素——金属铍，它具有极低的密度，使巨大的主镜重量只有705公斤。
此外，铍还有硬度较高、热膨胀系数较低等优点，使“韦伯”能够胜任工作条件下巨大的温差，而不会产生过多的热胀冷缩。“韦伯”的铍镜表面利用气相沉积技术喷涂了100纳米厚的金层，尽显奢华，因为金可以很好地提高红外光反射率，起到更好的成像效果。最后，工程师在金层外面又喷涂了一层极薄的二氧化硅，以防止柔软的金层被划伤。