詹姆斯·韦伯太空望远镜

詹姆斯·韦伯太空望远镜从1996年开始，美国宇航局向全国招标，寻找这个极端精密的新式空间望远镜计划。方案出来了：竞标的四个机构分别是：美国宇航局/戈达德宇航中心、美国TRW公司、著名的洛克西德-马丁公司和美国鲍尔航空宇宙公司。这次竞标的激烈程度简直可以和竞选总统相媲美：四名竞选者都是全球实力雄厚、大名鼎鼎的顶尖公司，而设计方案亦花费不菲！最后，TRW公司经过严格筛选终于夺帅：新的太空望远镜计划诞生！这个消息立刻在全球引起了一波又一波的轰动。

“詹姆斯-韦伯”这个名字是取自美国宇航局第二任局长詹姆斯·韦伯——在韦伯担任美国宇航局(NASA)领导人时美国的航天事业掀开了新的篇章，其中包括探测月球和“阿波罗”登月计划等。因此，“詹姆斯-韦伯”一诞生，便寄托着人们的厚望。同“哈勃”相比，“詹姆斯-韦伯”更大、更精密，能勘测到更远的太空！它口径是“哈勃太空望远镜”的三倍，但质量只有哈勃的三分之一左右。有趣的是，它是一架没有镜筒的望远镜。

詹姆斯·韦布望远镜是哈勃太空望远镜的继任者，将成为下一代空间天文台。它将是有史以来建造的最强大的太空望远镜，将提供宇宙中形成的第一个星系的图像，并探索遥远恒星周围的行星。这是美国宇航局、欧洲航天局和加拿大航天局的一个联合项目。

2016年11月2日，美国航天局（nasa）宣布完成哈勃太空望远镜“接班人”——詹姆斯·韦伯太空望远镜的建设工作，这是世界上已建成的最大太空望远镜。

2017年10月，美国航天局表示，哈勃太空望远镜“接班人”——詹姆斯·韦伯太空望远镜的发射窗口从2018年的10月推迟至2019年的3月至6月之间。^[11]

2018年6月，詹姆斯·韦伯望远镜将推迟至最早2021年3月30日发射。^[12]

2021年8月26日，NASA表示詹姆斯·韦伯望远镜已完成测试，将被运至发射场。预计将于2021年10月31日搭乘阿丽亚娜5号火箭发射升空，前往距地球160万公里的轨道。^[13]

2021年9月，NASA宣布詹姆斯·韦伯太空望远镜新的发射日期为2021年12月18日。^[14]

2021年11月24日，NASA发布声明，工程团队已完成额外测试，确认詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）准备好发射，发射准备工作将按照目标发射日期美国东部时间12月22日7时20分继续进行。^[15]

2021年12月15日，因为在将望远镜放在运载火箭顶部的最后准备工作中发生了意外，詹姆斯·韦伯太空望远镜的发射再次被推迟，不会在原定的12月22日前发射。^[16]

2021年12月18日，在经过多次延期之后，美国航空航天局 NASA 局长 Bill Nelson 确认，詹姆斯·韦伯太空望远镜于北京时间 12 月 24 日 20:20 正式发射。^[17]

当地时间2021年12月22日，美国国家航空航天局（NASA）官网发布消息称，由于法属圭亚那欧洲太空港的恶劣天气条件，原定于12月24日发射韦伯太空望远镜的VA256航班被推迟，新的发射日期为12月25日。^[9]

2021年12月25日20时20分，詹姆斯·韦伯太空望远镜在法属圭亚那库鲁发射场升空。在发射约26分钟后，与阿丽亚娜5号火箭分离，开始为期29天的奔赴150万公里外预定轨道的飞行。^[18]

2022年1月，美国宇航局展开了詹姆斯韦伯太空望远镜巨型主镜的第二个“机翼”，使集光结构达到了最大尺寸，这韦伯望远镜首张主镜“自拍照”标志着整部望远镜的部署全面完成。这部史上最大的太空望远镜将开始剩下的旅程，到达预定轨道后开始凝视宇宙；^[19]1月12日，韦伯太空望远镜开始展开反射镜；1月，美国国家航空航天局（NASA）宣布，詹姆斯·韦伯太空望远镜已经完成18面主反射镜以及副镜的展开工作，下一步是抵达拉格朗日点L2；^[20]1月24日，美国航天局（NASA）表示，詹姆斯·韦伯太空望远镜已经抵达它的目的地——距离地球100万英里的“太空停车场”。^[21]1月30日，詹姆斯・韦伯太空望远镜已经顺利抵达预定轨道，开始正常工作。詹姆斯・韦伯太空望远镜的遮阳板、主反射镜均已经打开；正在进行为期 3 个月的镜片校准工作，包括主反射镜在内的多个镜片。^[22]

2022年2月11日，詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)拍摄的首批图像由美国宇航局（NASA）公布。图像稍显模糊，NASA在对JWST进行调试。^[23]

2022年2月，詹姆斯·韦伯太空望远镜成功拍摄并传回首组恒星照片与首张“自拍照”。首组恒星照片展示了韦伯望远镜18个主镜捕捉到的来自同一恒星的星光，同时韦伯望远镜成功使用近红外相机内部的专用瞳孔成像镜头完成首张“自拍”。^[24]韦伯空间望远镜拍摄的首批全彩色图像(4)

2022年3月16日（当地时间），美国宇航局（NASA）宣布，詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWS）的主镜已经完全对准，其性能甚至比最乐观的预期更好。^[25]

2022年6月26日（当地时间），美国宇航局（NASA）詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）团队宣布，望远镜上的“眼睛”NIRSpec（近红外光谱仪）已经完成校准，并开始获取首批科学数据。^[26]

当地时间2022年7月11日，美国总统拜登通过社交媒体公布了韦伯空间望远镜拍摄的首张全彩色图像，其余高分辨率彩色图像于12日公布。^[27]这张图像展示了46亿年前的星系团SMACS 0723的红外影像，凸显出韦伯太空望远镜的功能。星系团是由星系组成的自引力束缚体系。^[1]

当地时间2022年7月12日，美国国家航空航天局（NASA）正式公布詹姆斯·韦伯空间望远镜拍摄的一批全彩色照片，它们是詹姆斯·韦伯空间望远镜升空半年以来所发布的首批照片。^[2]

韦伯太空望远镜捕捉到的木星新图像2022年8月23日，詹姆斯·韦伯太空望远镜捕捉到了木星新图像。该影像是由两个滤镜F212N（橙色）和F335M（青色）合成，木星最新图像将为科学家提供更多关于该行星内部生命的线索。^[28]

韦伯太空望远镜拍摄的系外行星HIP 65426b照片2022年9月1日（当地时间），美国国家航空航天局（NASA）发布詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的系外行星HIP 65426b照片，这也是韦伯望远镜首次直接拍摄到的系外行星图像。^[3]

2022年9月6日（当地时间），美国国家航天局（NASA）韦伯空间望远镜捕捉到狼蛛星云清晰细节，揭示了从未见过的特征，加深了科学认识。^[4]

圆柱形星际气体和尘埃构成的天体景象“创生之柱”的详细图像当地时间2022年10月19日，美国国家航空航天局（NASA）宣布詹姆斯·韦伯太空望远镜捕捉到了圆柱形星际气体和尘埃构成的天体景象“创生之柱”的详细图像。“创生之柱”位于距地球约6500光年的鹰状星云内，曾在1995年被哈勃望远镜捕获，而此次发布的新图像揭示了天体景象的新细节，天体生物学家称其“壮观得无法形容”。^[5]

2022年10月，美国国家航空航天局发射的詹姆斯·韦伯空间望远镜拍下了距地球2.7亿光年外两星系碰撞、合并的新图像。碰撞的两个星系分别为IC 1623A和IC 1623B，位于鲸鱼座，是科学家关注的焦点。^[6]

韦伯太空望远镜拍摄到的沃尔夫-拉叶星1242023年3月，美国国家航空航天局（NASA）发布了由韦伯太空望远镜拍摄到的沃尔夫-拉叶星（Wolf-Rayet）124，韦伯太空望远镜捕捉到了这颗濒临死亡的恒星短暂的阶段。^[7]

詹姆斯·韦伯太空望远镜詹姆斯·韦伯望远镜的镜面系统包括主镜、次镜和三镜。虽然尺寸相对较小的次镜和三镜也都很有特色，但昂贵的主镜却是结构最复杂的，由许多个子镜拼接而成的。

镜面系统和精密偏转镜（FSM）是由鲍尔航空航天技术公司研制的，该公司是诺·格公司“光学技术和轻质镜面系统”的主承包商。“韦伯”的主镜直径高达6.5米，在天基望远镜中绝对算得上是巨大的。

主镜的直径的比发射它用的火箭更大。主镜被分割成18块六角形的镜片，发射后这些镜片会在高精度的微型马达和波面传感器的控制下展开。但是，此法不会跟凯克望远镜一样，不必像地面望远镜那样必需根据重力负荷和风力的影响而要按主动光学来时常持续调整镜段，故詹姆斯韦伯太空望远镜除了初期配置之外将不会有太多改变。

主镜的镜面作为全体也形成六角形，聚光部和镜面都露在外面，容易让人联想到射电望远镜的天线。另外，它的主体也不呈筒状，而是在主镜下展开座席状的遮光板。

铍镜衬底使所有子镜可拼接成传统意义上的一面镜子。衬底厚度约为5cm，“前”反射面被高度抛光，“后”面被精密加工成比实心结构更轻的“蛋架型”结构。

反射面的表面粗糙度小于20nm，镀上的一层纯金薄膜也是为了提高其反射红外光线的能力。选择铍材料是因其极高的刚性和轻质特性，在“韦伯”极寒的运行温度下不易发生形变。

铍衬底的另一面被安装在三角形、蛋架型的铍传力部件上。每个传力部件长约60cm、宽30cm，可用于分担来自底层结构的负载，来减少镜面失真。

铍三角构架（BDF）是18块子镜的主要中间结构，三角形的构架宽约76.2cm，连接在作动器与反射镜、衬底或传力部件之间。

詹姆斯·韦伯太空望远镜作动器是由精密马达和齿轮构成的精细结构，用于移动和调整反射镜表面形状。作动器可使18块子镜精确排布，像一面整镜一样对宇宙中的某一物体进行会聚成像。

18块子镜各含6台用于移动和转动作动器，全部子镜可利用作动器排布成一面巨大的整镜。另外，每块子镜都搭载一台特殊的作动器，一边直接连接镜背面中心，另一边通过长、薄的铍结构连接镜边缘。每台作动器可使18块子镜拥有完全相同的“曲率中心”，确保它们的焦点重合。

这些镜面作动器是“韦伯”众多新发明中的一个。它们能够通过纳米尺度的微小位移使镜面具备最佳的光学性能。另外，这些作动器必须在只比绝对零度高几十度的极端“制冷”温度下运行。

当“韦伯”在太空展开并冷却到运行温度后，地面站的工程师们将向所有作动器发送指令来调整所有的镜面，这一过程耗时两个月。随后，一旦“韦伯”开始全面运行并进行科学观测，每10到14天就要进行一次镜面调校工作。借助这项新技术，“韦伯”将成为首台采用主动控制拼接主镜的天基天文台。

底板接口柔性部件（BIF）接口将主镜连接到望远镜底板上，该底板支撑主镜全部的18块子镜。精密加工而成的柔性部件像精致的弹簧一样，可承受从室温到零下190度的温度变化引起的热胀冷缩。

除了这些连接到底板上的，每块子镜上的还有很多这种柔性部件。

詹姆斯·韦伯太空望远镜詹姆斯·韦伯空间望远镜的遮阳装置的SPF值达到100万，能够隔绝任何可疑的外部热源，保证望远镜能获得冷静的观测环境。目前，美国宇航局的工程师已经展开了詹姆斯·韦伯空间望远镜的巨型遮阳装置的测试，进展顺利。

巨型遮阳装置面积非常大，接近一个网球场的大小，还有多层结构，美国宇航局在位于加利福尼亚州诺斯罗普格鲁门公司的洁净室中进行了展开测试。巨型遮阳装置不仅需要把太阳光挡在身后，还要有非常精确的定位装置，望远镜上的所有组件都会安装在巨型遮阳装置上，尽可能降低太阳光对观测的影响。来自美国宇航局戈达德中心的研究人员威廉·奥克斯认为，巨型遮阳装置为五层结构，像一把巨大的遮阳扇，可隔绝来自太阳的热量传递。

所属机构 :NASA、ESA、CSA

波段: 红外线

轨道高度: 150万千米（第二拉格朗日点）

轨道周期: 1年

预定发射时间: 2018年

落下时期: 2016年 - 2021年

质量: 6,200千克

别名: 新一代太空望远镜（Next Generation Space Telescope，NGST）

光学系统

詹姆斯·韦伯太空望远镜

形式: 屈光式、牛顿式

口径: 6.5米

聚光面积: 约25米

观测装置

NIRCam 近红外照相机

NIRSpec 近红外摄谱仪

MIR 中红外装置

FGS 精细导星传感器

詹姆斯韦伯太空望远镜的主要的任务是调查作为大爆炸理论的残余红外线证据（宇宙微波背景辐射），即观测今天可见宇宙的初期状态。为达成此目的，它配备了高敏度红外线传感器、光谱器等。 为便于观测，机体要能承受极限低温，也要避开太阳和地球的光等等。为此，詹姆斯韦伯太空望远镜附带了可折叠的遮光板，以屏蔽会成为干扰的光源。因其处于拉格朗日点，地球和太阳在望远镜的视界总处于一样的相对位置，不用频繁的修正位置也能让遮光板确实的发挥功效。

2022年7月，一份报告显示，詹姆斯 · 韦伯太空望远镜在2022年5月被一块太空岩石击中，其受损程度可能比最初预计的更加严重。NASA透露，这个总耗资高达100亿美元的红外线太空望远镜的主镜在受到微陨石的撞击后，出现了永久性的改变。不过，这并不会影响韦伯望远镜的拍摄能力，未来它仍能提供更多高清晰度的深宇宙图像，揭示SMACS 0723星团等遥远星系群的奥秘。

对韦伯望远镜试运行阶段的分析显示，在2022年1月至6月之间，有6颗微陨石撞击了望远镜的主镜，其中5颗造成的损害可以忽略不计。然而，在5月中旬，主镜上标记为C3的镜面受到了撞击，给望远镜留下了需要进行全面校正的损伤。

截止2022年7月，韦伯望远镜团队正研究应对的方案，以减少未来的微流星体撞击威胁。可能的方法包括限制望远镜指向特定方向的时间，在这些方向上，暴露的镜面可能会有更高的撞击概率。^[29]

韦伯望远镜作为美国宇航局史上最复杂的项目之一，其风险是巨大的，和“哈勃太空望远镜”不一样的是，“詹姆斯-韦伯”因为距离地球太遥远无法派宇航员进行维修保养，所以它的设计制造必须完美无缺，否则将功亏一篑！未来的系统集成测试中还可能发现未知问题，一旦测试遇到困难，就会导致发射被推迟。如果韦伯望远镜能够顺利进入轨道服役，可展示其强大的观测能力。