二十年磨一剑，史上最昂贵望远镜升空！开创天文学全新时代

源自：新浪科技综合

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　　▎药明康德内容团队编辑
　　北京时间12月25日20时许，作为有史以来最强大、最昂贵的望远镜，詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）搭乘阿丽亚娜5号火箭，在法属圭亚那的库鲁航天中心发射升空。这个等待了十余年的瞬间，掀开了现代天文学的崭新篇章。

　　1990年，哈勃望远镜发射升空。作为迄今为止最为成功的空间望远镜项目，在超过30年的服役时间内，哈勃望远镜彻底改写了人类对于宇宙的认知。从哈勃望远镜的观测结果中，我们知道宇宙在暗能量的推动下加速膨胀，发现了超大质量黑洞在星系中心普遍存在，找到了星系演化的机制，也在一张张星云图像中沉醉于宇宙之美。
　　不过，哈勃望远镜难以触达宇宙诞生之初的场景，这是因为这些早期的光线经过超过130亿光年的红移，早已成为波长很长的红外线。这是主要观测可见光和紫外光的哈勃望远镜难以实现的。因此，NASA科学家决定打造一台观测红外波段的新型望远镜。
　　事实上，早在哈勃望远镜发射之前的1989年，NASA的科学家就已经开始考虑哈勃的继任者。1996年，NASA确定了建造JWST的计划。这个初期预算大约10亿美元的项目，原计划于2010年之前发射，以接替哈勃空间望远镜。但此后，JWST的发射计划一再延期，项目经费也持续攀升。最终，在2021年的圣诞节，这台耗费了100亿美元的功能最强，同时也是历史上最昂贵的空间望远镜升空，将在150万千米之外，为我们捕捉宇宙深处的神秘瞬间。

　　JWST拥有一面直径6.5米的巨大主镜，不同于它的“前任”，拥有强大红外波段观测能力的JWST能够深入宇宙诞生之初，追溯宇宙的第一缕曙光以及第一批恒星、星系的形成机制。
　　从立项时起，JWST的发射日期一再推迟、经费也持续增长，一方面是因为NASA科学家的雄心不断增加。例如，主镜的直径从最初计划的4米增至6.5米，由此带来的技术挑战大幅提升。为了将这个庞大的主镜运送至工作位置，设计团队最终造出由18个镜面组成的模块化结构：它们在发射时处于折叠状态，抵达工作地点后，再自行展开，组合成完整的主镜。
　　另一方面，在研发过程中，JWST面临了一系列大大小小的故障，其中一些对项目进度造成了重大影响。例如，测试过程中遮阳罩的损伤就导致发射时间推迟了一年。
　　与此同时，这个项目受到的质疑声也在增长。很多科学家认为，这种毕其功于一役的做法将造成天文学陷入危险的境地：JWST占据了过多的天文学研究资源，并且一旦失败，将造成天文学的停滞。2010年的一篇《自然》网站文章甚至认为JWST“吞噬了天文学”。
　　不过，经过漫长的等待，JWST终于在一束火光中发射成功。可以说，NASA的豪赌迈出了成功的第一步。
　　在发射升空后，JWST将飞行约一个月，最终抵达目的地：距离地球150万千米的日地拉格朗日L2点。在这里，天体在太阳和地球的引力作用下，能保持相对静止。随后，原本折叠起来的镜面将陆续展开，并于2022年进入科学观测状态。按照既定计划，JWST将在未来5~10年内，对宇宙深处开展观测。
　　JWST的核心科学目标包括：追寻大爆炸后的第一批恒星与星系；揭示星系演化与恒星、行星诞生的秘密；寻找更多系外行星系统，尤其是潜在的宜居行星。从我们所处的行星系统，到来自宇宙最远处的信号，JWST无疑将极大地拓展我们对于宇宙的理解。而对于我们来说，这台望远镜又将为我们呈现怎样的宇宙图景，同样值得期待。

▲　哈勃望远镜拍摄的超新遗迹 [图片源自：NASA，ESA，and Y。Chou（Academia Sinica，Institute of Astronomy and Astrophysics）；Processing：Gladys Kober（NASA/Catholic University of America）]
　　正如NASA局长Bill Nelson所言，JWST是一个独一无二的项目：“一旦成功，它将揭开宇宙的众多秘密，使得我们对于自身位置、演化的理解，产生跃迁式的变化。”
　　“对于JWST的期待，并不是我们知道我们能发现什么，而是我们尚未了解或探测的宇宙。我已经迫不及待了！”Nelson表示。

§　参考文献
　　[1] NASA‘s Webb Telescope Launches to See First Galaxies，Distant Worlds。Retrieved Dec。25,2021 from https://www.nasa.gov/press-release/nasas-webb-telescope-launches-to-see-first-galaxies-distant-worlds
　　[2] NASA‘s $10 billion James Webb Space Telescope launches on epic mission to study early universe。Retrieved Dec。25,2021 from https://www.space.com/nasa-james-webb-space-telescope-launch-success