簡介

為了克服大氣的干擾，科學(xué)家們還將望遠(yuǎn)鏡安置在地球軌道上，稱為太空望遠(yuǎn)鏡，其中最有名的當(dāng)屬哈勃太空望遠(yuǎn)鏡。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡做出了很多重要的發(fā)現(xiàn)，但它的壽命最長只能持續(xù)到2010年前后，屆時需要由新一代太空望遠(yuǎn)鏡來接替它的工作，這就是詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡。

JWST項目于1995年10月啟動，立項時名稱為下一代太空望遠(yuǎn)鏡（Next Generation Space Telescope）。為紀(jì)念NASA的第二任行政官James E Webb，該項目于2002年改名為James Webb Space Telescope，原計劃于2014年發(fā)射升空，現(xiàn)計劃延遲至2018年。

詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡能夠探測到更遠(yuǎn)的太空，但質(zhì)量只有哈勃望遠(yuǎn)鏡的1/3。它采用反射式結(jié)構(gòu)，省略了鏡筒，主鏡片直徑約為6m，由18塊六角形的鏡片組成，探測遙遠(yuǎn)暗淡天體的能力是哈勃望遠(yuǎn)鏡的400倍?？茖W(xué)家計劃將詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)射升空后，定位在距地球151萬km遠(yuǎn)的日地系統(tǒng)平衡點，既遠(yuǎn)離大氣塵埃的影響，也沒有空間碎片撞擊的風(fēng)險。望遠(yuǎn)鏡始終處于地球背離太陽的陰影中，可使日、地輻射對光學(xué)系統(tǒng)的影響最小。

詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡將主要利用紅外波段進行觀測，對宇宙的縱深進行研究，目的是了解星系、恒星以及包括地球在內(nèi)的行星從宇宙“大爆炸”至今經(jīng)歷了怎樣的演化過程?？茖W(xué)家希望用它“捕捉”到宇宙第一縷光線，即大約110億年前最初的恒星和星系形成時發(fā)出的光芒。

結(jié)構(gòu)特點

韋伯太空望遠(yuǎn)鏡長24米，寬12米，高12米。由三個主要部件組成：綜合科學(xué)工具指令艙（ISIM）、光學(xué)望遠(yuǎn)鏡（OTE）以及太空艙組件（太空艙和遮光罩）。該大型望遠(yuǎn)鏡包含4 臺科學(xué)儀器，分別為近紅外攝像機（Near-Infrared Camera，簡稱 NIR Cam）、近紅外光譜儀（Near-Infrared Spectrograph，簡稱 NIR Spec ） 、中紅外儀（MidInfrared Instrument，簡稱MIRI）和精細(xì)導(dǎo)星感測器（Fine Guidance Sensor，簡稱FGS）。這些儀器使 JWST 具備強大的探索和研究宇宙歷史的能力。

韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的六邊型主光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的鏡片直徑約為6.5米，而哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的鏡片只有2.4米，如此巨大的鏡片使得它能夠探測到亮度很低的天體。不過，沒有哪個運載火箭寬到可以容納如此大的鏡片，因此該鏡片由18節(jié)可折疊的分鏡片組成，這也成為它最具風(fēng)險性的設(shè)計，在發(fā)射升空后，鏡片才會全部打開。

此外，遮光罩如網(wǎng)球場那么大，矩形，共5層，升空后也將被展開，用來為鏡片和其他航天器元部件遮擋來自太陽的熱量。

設(shè)計特色

韋伯太空望遠(yuǎn)鏡是第一代太空望遠(yuǎn)鏡——哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的繼任者。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡是在1990年發(fā)射升空的，在它的幫助下，科學(xué)家對宇宙的了解大大加深。但隨著時間的流逝，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡正不斷老化，難當(dāng)大任，應(yīng)該“退休”了。相比之下，韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的功能則更為強大。

（1）成本大大降低。韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的成本將為45億美元，包括研制、發(fā)射以及升空后10年的運行費用。而20世紀(jì)80年代研制的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的成本在70億美元到80億美元之間。

（2）不需要人工維護。韋伯太空望遠(yuǎn)鏡不會像哈勃太空望遠(yuǎn)鏡那樣需要宇航員的維修服務(wù)，在設(shè)計上，它能夠與一艘未來飛船實現(xiàn)對接，進而實現(xiàn)一些簡單和常見問題的處理。這樣，即使“航天飛機計劃”被終止，韋伯太空望遠(yuǎn)鏡也不會因此而年久失修。

（3）功能更集中。雖然韋伯太空望遠(yuǎn)鏡被稱作哈勃太空望遠(yuǎn)鏡繼任者，但實際上它們的功能有很大差別。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡可觀測的光波的范圍很大，從紫外線到可見光到紅外線，而韋伯太空望遠(yuǎn)鏡盡管也能夠觀測一部分可見光波段，但主要還是集中在紅外線波段。

科學(xué)目標(biāo)

詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡常常被譽為是哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的繼承者。詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡將裝備一臺6.5m的拼接式主鏡面。它將會被部署在距離地球150萬千米的深空，在那里觀測、探尋星系的誕生與演化以及恒星與行星的形成過程。韋伯望遠(yuǎn)鏡上裝備的4臺科學(xué)載荷覆蓋了從可見光一直到中紅外波段的廣泛范圍，從而使其成為觀測宇宙中遙遠(yuǎn)目標(biāo)，或是觀測銀河系內(nèi)部被氣體塵埃云隱匿起來的目標(biāo)時的強大工具。

設(shè)計特點

詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡具有以下特點：

①詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡的主鏡面集光能力大約是哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的7倍：

②詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡所采用的遮光罩面積是22米x12米，在遮光罩的正反面溫差達(dá)300攝氏度；

③詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡的所有觀測設(shè)備必須被保持在極低的溫度下，如此方能確保儀器自身的紅外輻射不會對觀測產(chǎn)生干擾；

④詹姆斯-韋伯空間望遠(yuǎn)鏡將于2018年搭乘歐洲阿里安火箭升空，升空后它將運行于距離地球150萬千米的拉格朗日點開展科學(xué)觀測活動。

研制歷程

在討論詹姆斯-韋伯空間望遠(yuǎn)鏡的話題時很難避免談到這臺劃時代的先進觀測設(shè)備在其建造過程中所遇到的諸多困難。由于預(yù)算，技術(shù)以及管理方面的諸多問題，該項目的推進不斷出現(xiàn)研制工期超期以及預(yù)算嚴(yán)重超支情況。如果將歐洲和加拿大為此項目付出的預(yù)算也算上，目前這一項目的耗資總額已經(jīng)接近驚人的100億歐元（約合811.7億元人民幣）。事實上，這些困難和不斷地延期已經(jīng)造成了很多困擾，比如德國方面發(fā)現(xiàn)，在美國為其建造NirSpec所提供的部件中有2臺已經(jīng)出現(xiàn)了問題，需要在設(shè)備發(fā)射升空之前進行更換。這2臺設(shè)備分別是紅外探測器以及微型遮光系統(tǒng)。紅外探測器的探測能力已經(jīng)隨著時間的推移而逐漸降低了靈敏度，因此需要進行更換。而微型遮光系統(tǒng)則是一個使用了超過25萬個微型夜空觀測天體的裝置，其每次最多可以導(dǎo)入100個天體的光線進行觀測。在測試中發(fā)現(xiàn)這一裝置中有一部分小門會卡在開啟狀態(tài)而無法閉合。對此美國戈達(dá)德中心的工程師們已經(jīng)設(shè)計出針對（解決）這一問題的對策，但是尚需對設(shè)備進行改裝，以便應(yīng)用這些改進對策。

盡管詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡的研制過程中出現(xiàn)了這樣或者那樣的失誤和困難，耗資也確實異常驚人，但實際上科學(xué)家們對于詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡的期待一點都不比哈勃望遠(yuǎn)鏡少。JWST項目主管，美國宇航局的埃里克·史密斯博士表示：“韋伯將是一臺‘難以預(yù)料’的望遠(yuǎn)鏡，就像它的前輩哈勃那樣。當(dāng)哈勃空間望遠(yuǎn)鏡升空時．人們對其提出了一系列科學(xué)指標(biāo)并或多或少的預(yù)測了它將能作出哪些發(fā)現(xiàn)。結(jié)果哈勃望遠(yuǎn)鏡的確實現(xiàn)了那些預(yù)言。但是縱觀哈勃望遠(yuǎn)鏡項目的全貌，其中最驚人以及最振奮人心的發(fā)現(xiàn)，卻都是那些未曾事先料到的意外發(fā)現(xiàn)。而這一次，韋伯望遠(yuǎn)鏡也一定會有類似的事情發(fā)生?！倍鴣碜詺W洲空間局的馬克·麥克科漢則給出了更加驚人的評價，他說：“毫無疑問，詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡將會成為下一代宇宙觀測的核心設(shè)備，目前很多的科研計劃都是以假定詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡能夠如期順利升空并開展預(yù)定觀測計劃為基礎(chǔ)的。在很多方面，相比我們目前最好的觀測設(shè)備，詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡在分辨能力方面不是提升了10倍或者100倍，而是提升了1000倍甚至10000倍。這將是一臺主宰時代的超級觀測設(shè)備?！?/p>

對比

韋伯望遠(yuǎn)鏡是美國宇航局哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的后繼者，它將是有史以來人類建造的最大太空望遠(yuǎn)鏡。該望遠(yuǎn)鏡由美國宇航局領(lǐng)導(dǎo)，包括歐空局、加拿大空間局一起參與的項目。嚴(yán)格地說，韋伯望遠(yuǎn)鏡與哈勃望遠(yuǎn)鏡并非誰取代誰的關(guān)系。由于用途和波段的不同，也讓韋伯望遠(yuǎn)鏡和哈勃望遠(yuǎn)鏡在設(shè)計上大相徑庭。

如果說，哈勃望遠(yuǎn)鏡采用的大鏡筒還停留在我們對望遠(yuǎn)鏡的傳統(tǒng)印象，那么，韋伯望遠(yuǎn)鏡則采用了十分獨特的反射結(jié)構(gòu)，這也是理想與現(xiàn)實妥協(xié)的結(jié)果。為了加強聚光能力和分辨率，韋伯望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計口徑達(dá)到了6.5米，是哈勃2.4米口徑的3倍。

由于口徑太大，目前沒有任何一種運載工具可以將6.5米的大鏡筒送入太空，因此韋伯望遠(yuǎn)鏡使用了折疊結(jié)構(gòu)，18塊直徑1.3米的6邊形鏡片拼合為一個6.5米的望遠(yuǎn)鏡，發(fā)射時將鏡片折疊起來，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡進入太空后再展開。同時，韋伯望遠(yuǎn)鏡還進行了減重，其發(fā)射質(zhì)量只有6.5噸，比哈勃望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射質(zhì)量減輕了一半。

此外，哈勃望遠(yuǎn)鏡主要的觀測波段是可見光，因此它可以在近地軌道上運行，加之鏡頭前有遮光罩，即使在陽光暴曬下也不會受到大的影響。相反，為了觀測第一代恒星，收集它們位于近紅外和中紅外波段的微弱光線，韋伯望遠(yuǎn)鏡需要極為苛刻的超低溫環(huán)境，否則在自身受熱后，其釋放出的紅外線就會對觀測構(gòu)成干擾。因此，韋伯望遠(yuǎn)鏡需要維持在高于零下50攝氏度的低溫環(huán)境。為了維持這樣的超低溫環(huán)境，韋伯望遠(yuǎn)鏡將被置于距離地球150萬公里外的日地L2點的暈軌道上，這里不僅避開了地球和月球的陰影，為望遠(yuǎn)鏡提供了更好的觀測條件，更重要的是暈軌道與日地的相對位置穩(wěn)定，可以方便調(diào)整遮陽板方向，有效地屏蔽來自太陽和地球的熱輻射。

此外，獨特的軌道設(shè)計也對韋伯望遠(yuǎn)鏡提出了很高的要求。眾所周知，哈勃望遠(yuǎn)鏡服役25年來，美國使用航天飛機對哈勃望遠(yuǎn)鏡進行了多次在軌維護，但韋伯望遠(yuǎn)鏡置于距離地球150萬公里外的L2暈軌道上，這里是人類從未涉足的深空，這就需要它具有很高的可靠性，保證在設(shè)計壽命內(nèi)穩(wěn)定工作?；蛟S是哈勃望遠(yuǎn)鏡超期服役帶來的樂觀情緒，工程師們相信韋伯望遠(yuǎn)鏡能工作得更久，或許未來人類的腳步會走到L2軌道，因此韋伯望遠(yuǎn)鏡在設(shè)計時還預(yù)留了一個與其他航天器進行對接的端口。不過，雖然美國宇航局將在2018年發(fā)射韋伯望遠(yuǎn)鏡，但也有人認(rèn)為，該望遠(yuǎn)鏡在未來3年時間進行的各種測試，將會是太空望遠(yuǎn)鏡進入軌道前的重要環(huán)節(jié)，直接決定其性能是否達(dá)到了要求。

重要進展

2007年8月，作為NASA哈勃望遠(yuǎn)鏡的下一代后繼設(shè)備，韋伯空間望遠(yuǎn)鏡基于NI LabVIEW FPGA技術(shù)，順利通過了2013年發(fā)射前的重要測試關(guān)卡。JWST的一個重要元素是近紅外線聲譜儀（Near Infrared Spectrograph，NIR Spec），該裝置具備了超過250000個微型快門來幫助人們更好地觀察成千上萬的遙遠(yuǎn)星系，以更好地認(rèn)識宇宙起源。這些微型快門實際上是微電機系統(tǒng)裝置（micro electro mechanical system，MEMS），其作用類似于照相機的快門，是用于控制曝光量的。NASA戈達(dá)德空間飛行中心（NASA Goddard Space Flight Center）的工程師在實驗室里成功地運用LabVIE WFPGA來控制和測試這些微型快門。

2021年2月，美國航天局的詹姆斯-韋伯空間望遠(yuǎn)鏡取得了重大進展，該望遠(yuǎn)鏡在加利福尼亞州雷東多海灘的諾斯羅普-格魯曼公司完成了其最后的功能性能測試。^[1]

2021年5月11日，美國加州，NASA公布詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡接受測試，為太空旅行做準(zhǔn)備。^[2]

美國宇航局的詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡將通過高速串行總線“Space Wire”技術(shù)，使寬帶升級。這樣，一旦該望遠(yuǎn)鏡在2013年發(fā)射升空，這個新的軌道天文臺捕獲宇宙圖像的清楚程度將是空前的。位于馬里蘭州格林貝特的美國宇航局戈達(dá)德航天飛行中心的工程師此次采用了Space Wire技術(shù)。Space Wire技術(shù)最初由歐洲航天局研發(fā)，為的是簡化太空任務(wù)的執(zhí)行。他們設(shè)計了一種很小、低能耗的微芯片，可以超過200M/s的速度傳輸Space Wire信號，或者比最高的高清電視直播速度快10倍。速度的提高讓詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）的4個科學(xué)儀器通過Space Wire網(wǎng)互相“對話”時，信息處理過程更加迅速。這意味著美國宇航局的下一個大型太空天文臺將能捕獲到太空中更多、更高清晰度的圖像。

近日，一個由德國Astrium公司領(lǐng)銜的工業(yè)團隊完成了近紅外光譜儀的建造工作，這是未來將會安裝于詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡上的4臺科學(xué)觀測載荷之一。在德國奧特伯恩還舉行了一個簡單的慶祝儀式，紀(jì)念這臺關(guān)鍵設(shè)備的建成。隨后該設(shè)備被移交給歐洲空間局（ESA），歐洲空間局很快又便將這臺價值超過2億歐元的精密設(shè)備轉(zhuǎn)交給了美國宇航局（NASA）。這臺NIR Spec設(shè)備將會在9月20日被運往設(shè)在美國馬里蘭州的戈達(dá)德空間飛行中心，在那里它將被安裝到望遠(yuǎn)鏡鏡體之上進行整合。Nir Spec設(shè)備在組裝過程中將會被安裝在詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡主鏡面的后方，在升空之后它將在這里接收來自主鏡面采集的光信號。隨后光束會經(jīng)過一個光柵，光線在那里會被分解為不同的色彩——光譜，同時探測器會對這些光譜信號進行接收并將其轉(zhuǎn)化為電信號并傳送回地面。到此為止，歐洲方面承擔(dān)的詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡項目任務(wù)主要部分已經(jīng)完成。此前，由歐洲方面承擔(dān)的另外一臺中紅外探測儀設(shè)備，經(jīng)英國設(shè)計并制造完成后已于2012年移交美方。

近日，據(jù)美媒報道，美國研制的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的第12塊鏡片已安裝在望遠(yuǎn)鏡構(gòu)架上，標(biāo)志著韋伯太空望遠(yuǎn)鏡分塊主鏡的安裝已經(jīng)過半，全部18塊鏡片安裝工作預(yù)計在今年上半年完成。這意味著，耗資近90億美元的韋伯太空望遠(yuǎn)鏡離2018年發(fā)射更近了一步。

法國當(dāng)?shù)貢r間2021年12月25日13時15分（北京時間25日20時15分），美國宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在法屬圭亞那庫魯基地成功發(fā)射升空。這次發(fā)射使用了阿麗亞娜5號火箭。^[9]

2021年12月，美國國家航空航天局（NASA）的詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡空4天后，NASA于宣布，這臺太空望遠(yuǎn)鏡的使用壽命將超過10年，比原來最低設(shè)計壽命5年長了一倍多。^[10]

研發(fā)背景

從1996年開始，美國宇航局向全國招標(biāo)，尋找這個極端精密的新式空間望遠(yuǎn)鏡計劃。競標(biāo)的四個機構(gòu)分別是：美國宇航局/戈達(dá)德宇航中心、美國TRW公司、著名的洛克西德-馬丁公司和美國鮑爾航空宇宙公司。最后，TRW公司經(jīng)過嚴(yán)格篩選終于奪帥。

“詹姆斯-韋伯”這個名字是取自美國宇航局第二任局長詹姆斯·韋伯——在韋伯擔(dān)任美國宇航局(NASA)領(lǐng)導(dǎo)人時美國的航天事業(yè)掀開了新的篇章，其中包括探測月球和“阿波羅”登月計劃等。因此，“詹姆斯-韋伯”一誕生，便寄托著人們的厚望。同“哈勃”相比，“詹姆斯-韋伯”更大、更精密，能勘測到更遠(yuǎn)的太空！它口徑是“哈勃太空望遠(yuǎn)鏡”的三倍，但質(zhì)量只有哈勃的一半左右。它是一架沒有鏡筒的望遠(yuǎn)鏡。

詹姆斯·韋布望遠(yuǎn)鏡是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的繼任者，將成為下一代空間天文臺。它將是有史以來建造的最強大的太空望遠(yuǎn)鏡，將提供宇宙中形成的第一個星系的圖像，并探索遙遠(yuǎn)恒星周圍的行星。這是美國宇航局、歐洲航天局和加拿大航天局的一個聯(lián)合項目。

發(fā)展歷史

按原計劃，韋伯望遠(yuǎn)鏡本應(yīng)在2014年升空，但后因預(yù)算等問題推遲。

2017年9月，美國航天局表示，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射窗口將從2018年的10月推遲至2019年的3月至6月之間。聲明解釋說，韋伯望遠(yuǎn)鏡及其遮光板的體積和復(fù)雜性超過多數(shù)探測器，比如僅遮光板釋放設(shè)備就要安裝100多個，振動測試也要用更長時間，所以推遲到2019年春季從法屬圭亞那庫魯航天中心用歐洲的阿麗亞娜5型火箭發(fā)射升空。

2018年3月28日，美國航空航天局再次宣布韋伯在2020年之前不會發(fā)射升空。

2018年5月6日，受一系列技術(shù)問題的困擾，JWST的最新發(fā)射日期已經(jīng)被推遲到2020年。

2018年6月29日，據(jù)國外媒體報道，哈勃望遠(yuǎn)鏡的“接任者”詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡將推遲至最早2021年3月30日發(fā)射。

2021年9月9日，NASA宣布，詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡（James Webb Space Telescope）計劃于2021年12月18日，在法屬圭亞那庫魯航天中心由阿麗亞娜-5運載火箭（Ariane 5）發(fā)射升空。^[3]

2021年10月12日，根據(jù)美國宇航局消息，造價100億美元、世界上最大、最復(fù)雜的空間科學(xué)天文臺詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（James Webb Space Telescope，簡稱JWST 或 Webb）經(jīng)過16天、長達(dá)9300公里的海上航行，已于10月12日成功抵達(dá)位于南美洲的法屬圭亞那。^[4]

2021年11月22日，美國NASA表示，位于法屬圭亞那的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)射基地發(fā)生異常情況，導(dǎo)致發(fā)射日期推遲到12月22日，這架太空望遠(yuǎn)鏡原定于12月18日發(fā)射。^[5]

2021年12月14日，NASA發(fā)布聲明，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡團隊正在解決望遠(yuǎn)鏡與運載火箭系統(tǒng)之間的通信問題。這導(dǎo)致發(fā)射推遲2天，最早12月24日發(fā)射。^[6]

2021年12月21日消息，受法屬圭亞那庫魯航天中心所在區(qū)域的惡劣天氣影響，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射日期將從12月24日推遲至最早12月25日。^[7]

2021年12月25日7時20分（美東時間），在發(fā)射延遲數(shù)年后，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡“繼任者”詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡從法屬圭亞那庫魯航天中心發(fā)射升空。^[8]

2022年1月8日，詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡的主鏡在太空完全展開，準(zhǔn)備開啟對宇宙起源的探索。^[12]

北京時間2022年1月9日消息，迄今為止人類建造的最貴、最強大的紅外波段太空望遠(yuǎn)鏡：詹姆斯?韋布太空望遠(yuǎn)鏡，成功完成了主反射鏡最后一部分的展開，并完成鎖定。^[11]

2022年1月消息，美國航空航天局（NASA）表示，太空碎片肯定將猛烈撞擊詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡，但這都在計劃之中。^[13]

當(dāng)?shù)貢r間2022年1月24日，美國航天局（NASA）表示，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)抵達(dá)它的目的地——距離地球100萬英里的“太空停車場”。^[14]

當(dāng)?shù)貢r間2022年2月11日，美國國家航空航天局(NASA)公布了詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡所攝第一顆恒星的圖像以及一張望遠(yuǎn)鏡“自拍照”。^[15]

2022年5月，美國國家航空航天局（NASA）的一位負(fù)責(zé)詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(James Webb Space Telescope，縮寫JWST)項目的天文學(xué)家表示，韋伯太空望遠(yuǎn)鏡將于7月中旬為宇宙拍攝“壯觀的彩色圖像”，這將是它首次專門為用于科學(xué)發(fā)現(xiàn)的任務(wù)進行觀測。^[16]

2022年6月29日，美國宇航局局長比爾·納爾遜宣布，該機構(gòu)將于美國東部時間7月12日上午10時30分正式發(fā)布詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡的首批圖像，這是"有史以來我們宇宙最深的圖像"。^[18]

2022年7月8日，美國國家航空航天局（NASA）發(fā)布了一張由詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的武仙座星系照片，這是有史以來最深處的宇宙圖像之一，也是NASA計劃7月12日公布的首批詹姆斯?韋伯太空望遠(yuǎn)鏡全彩圖像的“預(yù)覽圖”。^[19]

當(dāng)?shù)貢r間2022年7月11日，美國總統(tǒng)拜登通過社交媒體公布了韋伯空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的首張全彩色圖像。美國國家航空航天局（NASA）表示，這是迄今為止遙遠(yuǎn)宇宙最深、最清晰的紅外圖像。^[20]此外，韋伯太空望遠(yuǎn)鏡還拍攝了船底座星云、WASP-96b、南環(huán)星云和斯蒂芬五重星系的圖像。^[21]

北京時間2022年7月20日上午消息，一份最新報告顯示，美國國家航空航天局（NASA）的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡曾在2022年5月被一塊太空巖石擊中，其受損程度可能比最初預(yù)計的更加嚴(yán)重。^[22]

2022年7月20日消息，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡可能發(fā)現(xiàn)了宇宙中已知最早的星系，該星系已經(jīng)存在135億年。^[23]

北京時間2022年7月21日上午消息，一項最新發(fā)現(xiàn)可使美國宇航局詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡確定地外星球中陸地和海洋的面積比例。^[24]

2022年8月3日，據(jù)參考消息消息，詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡透過時間和大量塵埃，拍攝到車輪星系的新圖像，以前所未有的清晰度揭示了這個不斷旋轉(zhuǎn)的彩色圓環(huán)。^[25]

2022年8月22日，據(jù)雅虎新聞（Yahoo News）報道，美國國家航空航天局8月22日公開了由韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的近紅外相機在8月7日拍攝的兩張照片，這兩張照片捕捉到了木星的北極光、南極光以及極地地區(qū)的薄霧。^[27]

當(dāng)?shù)貢r間2022年9月11日，美國國家航空航天局公布了獵戶座星云內(nèi)部區(qū)域圖像，該圖像由詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡所捕捉到。^[29]

當(dāng)?shù)貢r間2022年9月20日，在美國，詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡發(fā)布了其在2022年9月5日通過NIRCam儀器拍攝的首張火星紅外圖像。^[30]

當(dāng)?shù)貢r間2022年9月29日，NASA公布了哈勃和韋伯太空望遠(yuǎn)鏡拍攝到的新照片，引發(fā)關(guān)注。^[31]

2022年10月消息，據(jù)最新一期《天體物理學(xué)雜志通訊》刊發(fā)的論文，美國宇航局（NASA）的超級太空望遠(yuǎn)鏡詹姆斯·韋伯（JWST）拍到了宇宙第一批恒星，距離地球90億光年，在大爆炸后30億年恒星形成的高峰期誕生。^[32]

當(dāng)?shù)貢r間2022年10月12日消息，美國國家航空航天局（NASA）發(fā)布了由韋伯太空望遠(yuǎn)鏡拍攝到的雙星在太空中形成“指紋”的圖像。這個罕見的宇宙景象由恒星及其伴星產(chǎn)生的塵埃環(huán)組成。^[33]

當(dāng)?shù)貢r間2022年10月19日，美國國家航空航天局（NASA）宣布詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡捕捉到了圓柱形星際氣體和塵埃構(gòu)成的天體景象“創(chuàng)生之柱”的詳細(xì)圖像。^[34]

有關(guān)事件

2022年6月9日消息，據(jù)美國國家航空航天局（NASA）稱，2022年5月23日至25日，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的一個主鏡遭受了撞擊，而這次撞擊來自一顆微隕石。^[17]

2022年8月17日，據(jù)新浪網(wǎng)消息，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡顯著提高了觀測效果，避免了觀測中的推斷和不確定性，可使測量準(zhǔn)確性提高5-10倍。^[26]

2022年9月1日，美國國家航空航天局稱，詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡首次拍攝到一顆被命名為HIP 65426 b的系外行星。^[28]

鏡面系統(tǒng)

詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡的鏡面系統(tǒng)包括主鏡、次鏡和三鏡。雖然尺寸相對較小的次鏡和三鏡也都很有特色，但昂貴的主鏡卻是結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的，由許多個子鏡拼接而成的。

鏡面系統(tǒng)和精密偏轉(zhuǎn)鏡（FSM）是由鮑爾航空航天技術(shù)公司研制的，該公司是諾·格公司“光學(xué)技術(shù)和輕質(zhì)鏡面系統(tǒng)”的主承包商?！绊f伯”的主鏡直徑高達(dá)6.5米，在天基望遠(yuǎn)鏡中絕對算得上是巨大的。

主鏡的直徑的比發(fā)射它用的火箭更大。主鏡被分割成18塊六角形的鏡片，發(fā)射后這些鏡片會在高精度的微型馬達(dá)和波面?zhèn)鞲衅鞯目刂葡抡归_。但是，此法不會跟凱克望遠(yuǎn)鏡一樣，不必像地面望遠(yuǎn)鏡那樣必需根據(jù)重力負(fù)荷和風(fēng)力的影響而要按主動光學(xué)來時常持續(xù)調(diào)整鏡段，故詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)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(lián)想到射電望遠(yuǎn)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。

鈹鏡襯底使所有子鏡可拼接成傳統(tǒng)意義上的一面鏡子。襯底厚度約為5cm，“前”反射面被高度拋光，“后”面被精密加工成比實心結(jié)構(gòu)更輕的“蛋架型”結(jié)構(gòu)。

反射面的表面粗糙度小于20nm，鍍上的一層純金薄膜也是為了提高其反射紅外光線的能力。選擇鈹材料是因其極高的剛性和輕質(zhì)特性，在“韋伯”極寒的運行溫度下不易發(fā)生形變。

鈹襯底的另一面被安裝在三角形、蛋架型的鈹傳力部件上。每個傳力部件長約60cm、寬30cm，可用于分擔(dān)來自底層結(jié)構(gòu)的負(fù)載，來減少鏡面失真。

鈹三角構(gòu)架（BDF）是18塊子鏡的主要中間結(jié)構(gòu)，三角形的構(gòu)架寬約76.2cm，連接在作動器與反射鏡、襯底或傳力部件之間。

作動器是由精密馬達(dá)和齒輪構(gòu)成的精細(xì)結(jié)構(gòu)，用于移動和調(diào)整反射鏡表面形狀。作動器可使18塊子鏡精確排布，像一面整鏡一樣對宇宙中的某一物體進行會聚成像。

18塊子鏡各含6臺用于移動和轉(zhuǎn)動作動器，全部子鏡可利用作動器排布成一面巨大的整鏡。另外，每塊子鏡都搭載一臺特殊的作動器，一邊直接連接鏡背面中心，另一邊通過長、薄的鈹結(jié)構(gòu)連接鏡邊緣。每臺作動器可使18塊子鏡擁有完全相同的“曲率中心”，確保它們的焦點重合。

這些鏡面作動器是“韋伯”眾多新發(fā)明中的一個。它們能夠通過納米尺度的微小位移使鏡面具備最佳的光學(xué)性能。另外，這些作動器必須在只比絕對零度高幾十度的極端“制冷”溫度下運行。

當(dāng)“韋伯”在太空展開并冷卻到運行溫度后，地面站的工程師們將向所有作動器發(fā)送指令來調(diào)整所有的鏡面，這一過程耗時兩個月。隨后，一旦“韋伯”開始全面運行并進行科學(xué)觀測，每10到14天就要進行一次鏡面調(diào)校工作。借助這項新技術(shù)，“韋伯”將成為首臺采用主動控制拼接主鏡的天基天文臺。

底板接口柔性部件（BIF）接口將主鏡連接到望遠(yuǎn)鏡底板上，該底板支撐主鏡全部的18塊子鏡。精密加工而成的柔性部件像精致的彈簧一樣，可承受從室溫到零下190度的溫度變化引起的熱脹冷縮。

除了這些連接到底板上的，每塊子鏡上的還有很多這種柔性部件。

遮陽裝置

詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡的遮陽裝置的SPF值達(dá)到100萬，能夠隔絕任何可疑的外部熱源，保證望遠(yuǎn)鏡能獲得冷靜的觀測環(huán)境。美國宇航局的工程師已經(jīng)展開了詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡的巨型遮陽裝置的測試，進展順利。

巨型遮陽裝置面積非常大，接近一個網(wǎng)球場的大小，還有多層結(jié)構(gòu)，美國宇航局在位于加利福尼亞州諾斯羅普格魯門公司的潔凈室中進行了展開測試。巨型遮陽裝置不僅需要把太陽光擋在身后，還要有非常精確的定位裝置，望遠(yuǎn)鏡上的所有組件都會安裝在巨型遮陽裝置上，盡可能降低太陽光對觀測的影響。來自美國宇航局戈達(dá)德中心的研究人員威廉·奧克斯認(rèn)為，巨型遮陽裝置為五層結(jié)構(gòu)，像一把巨大的遮陽扇，可隔絕來自太陽的熱量傳遞。

承擔(dān)任務(wù)

詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的主要的任務(wù)是調(diào)查作為大爆炸理論的殘余紅外線證據(jù)（宇宙微波背景輻射），即觀測今天可見宇宙的初期狀態(tài)。為達(dá)成此目的，它配備了高敏度紅外線傳感器、光譜器等。為便于觀測，機體要能承受極限低溫，也要避開太陽和地球的光等等。為此，詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡附帶了可折疊的遮光板，以屏蔽會成為干擾的光源。因其處于拉格朗日點，地球和太陽在望遠(yuǎn)鏡的視界總處于一樣的相對位置，不用頻繁的修正位置也能讓遮光板確實的發(fā)揮功效。

正體參數(shù)

所屬機構(gòu) :NASA、ESA、CSA

波段: 紅外線

軌道高度: 150萬千米（第二拉格朗日點）

軌道周期: 1年

預(yù)定發(fā)射時間: 2018年

落下時期: 2016年 - 2021年

質(zhì)量: 6,200千克

別名: 新一代太空望遠(yuǎn)鏡（Next Generation Space Telescope，NGST）

詹姆斯-韋伯(3張)

光學(xué)系統(tǒng)

形式: 屈光式、牛頓式

口徑: 6.5米

聚光面積: 約25米

觀測裝置

NIRCam 近紅外照相機

NIRSpec 近紅外攝譜儀

MIR 中紅外裝置

FGS 精細(xì)導(dǎo)星傳感器

研發(fā)風(fēng)險

韋伯望遠(yuǎn)鏡作為美國宇航局史上最復(fù)雜的項目之一，其風(fēng)險是巨大的，和“哈勃太空望遠(yuǎn)鏡”不一樣的是，“詹姆斯-韋伯”因為距離地球太遙遠(yuǎn)無法派宇航員進行維修保養(yǎng)，所以它的設(shè)計制造必須完美無缺，否則將功虧一簣！未來的系統(tǒng)集成測試中還可能發(fā)現(xiàn)未知問題，一旦測試遇到困難，就會導(dǎo)致發(fā)射被推遲。如果韋伯望遠(yuǎn)鏡能夠順利進入軌道服役，可展示其強大的觀測能力。