韦布汇聚人类最先进的科学技术，成为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，代表了人类之光。

徐鸣

　　北京时间7月12日晚，美国国家航空航天局（NASA）公布了一组令全球震撼的照片。摄影师来头不小，它是被誉为人类迄今为止最复杂、功能最强劲的太空望远镜詹姆斯·韦布空间望远镜（以下简称“韦布”）。

　　这组震撼的照片展现了宇宙奇观，每一个闪光点蕴含着一个可能比银河系还要庞大的星系。韦布带我们穿梭到138亿年前的宇宙，并遥望人类的未来。

　　为什么韦布能观测到宇宙最初的样子？

　　最遥远的恒星发出的紫外线和可见光经过“长途旅行”，它所发出的光线频率会向更低的频率移动，这种现象就是光的多普勒现象，也称“红移效应”。宇宙大爆炸早期的光不断远离我们，由于“红移效应”最终移动至中红外光谱，仅有近红外观测能力的哈勃望远镜已经无能为力，而拥有更多更全中波红外频段探测能力的韦布，可以观测到这批最早形成的星系。

　　不过，极其遥远的星体所辐射过来残留的红外光线是非常微弱的，接收并识别这些信号具有很大的难度。比如，望远镜仪器本身，包括镜片等结构自身也会发射出红外光，会遮盖住来自于遥远星系的微弱红外光。所以，望远镜必须在极低的温度——零下220摄氏度左右运行。

　　科学家与工程师找到了一个热量与电源的绝佳平衡点——拉格朗日L2点，距地150万公里，在这个地点可以通过一个大的“遮阳伞”将太阳、地球、月亮都置于航天器的一侧，使得望远镜不受太阳和地球（以及月球）的光和热的影响，望远镜就可以比较方便地扫描天空。

　　“遮阳伞”需要足够大并且薄如蝉翼，科学家选择的材料是一种光滑的银色塑料聚酰亚胺，每一层的厚度只相当于人类头发的直径，不过它存在撕裂风险，需要安装5层。有了5层防晒之后，望远镜冷热两侧的温差非常大——你几乎可以在热的一侧烧开水，在冷的一侧冻住氮气！

　　搞定环境温度之后，要想探究宇宙的历史，核心是需要有一个巨大的反射镜，收集并聚焦来自天空中最遥远星系的微弱光线，韦布主镜面直径就达到6.5米，镜片由高纯度的金属铍制成，这种有毒的金属是唯一可行的材料。镜面需要先将铍粉在美国俄亥俄州压成块，然后在阿拉巴马州切割。为了提高对红外线的反射能力，主镜面表面均需要镀金，这些黄金足足有一个高尔夫球大小，可谓“黄金甲镜面”。为了做到绝对光滑，甚至专门建造了个工厂负责镜面抛光。

　　可是，没有火箭能装下一面那么大的镜子，反射镜必须被折叠起来发射。工程师将主镜分割成18块正六边形独立镜片，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推动镜片。

　　韦布在轨展开、布置的整个过程十分复杂，包括展开太阳翼和天线、遮阳板5层膜的依次张紧、主镜镜面角度调整等数百个步骤。所有步骤必须做到万无一失，因为它运行的轨道不在任何载人航天器的运行范围内，一旦出现故障，谁也无法拿着扳手去修理，只能抱头痛哭了。

　　攻克无数技术难题，耗时25年，花费约100亿美元之后，韦布汇聚人类最先进的科学技术，成为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，代表了人类之光。

　　航天征途没有，也永远不可能有尽头，正如宇宙本身一样无垠广袤。从数千年前的飞天梦，到数十年前人类成功发射的第一个航天器，再到今天，在150万公里之外，韦布望远镜不舍昼夜地为人类讲述宇宙的奥秘。在地球上的人类，将在探索星辰大海的路上坚定前行。

来源：2022年7月27日出版的《环球》杂志 第15期

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