第1个回答 2022-06-09
2021 年12月25日，在巨大的轰鸣声中，一台价值上百亿美元的机器带着全人类的希望飞上了天。 自原定于2007年发射至今，它整整延迟了近十五年才成功发射，也因此获得了鸽王之称。 尽管如此，科学家仍认为它将改变我们对宇宙的认知。它就是人类的火眼金睛：詹姆斯.韦伯太空望远镜。
从险些放弃项目到如今 探索 宇宙的最强武器，韦伯望远镜能看到宇宙大爆炸之初的景象吗？ 为什么那么多科学家都认为它极有可能发现外星生命呢？ 这里是宇宙一号 探索 者，带你了解不为人知的詹姆斯.韦伯太空望远镜。
太空望远镜虽然能够看到百亿光年之外的景象，但它的寿命也非常短暂。于是在哈勃望远镜升空六年后，美国宇航局再次建立一个精密的新式太空望远镜项目， 为了纪念宇航局第二任局长詹姆斯韦伯在阿波罗计划中的突出贡献，最终决定该项目以詹姆斯韦伯命名 。从诞生之日，詹姆斯韦伯望远镜就被给予了厚望。它将作为哈伯的继任者，看到138亿年前宇宙大爆炸之初的情形。
要想看得足够远，望远镜的镜片就必须足够大。最初主镜面的设计直径是四米，但时任项目首席科学家的丹尼尔.戈丁认为还是太小了，于是将镜面直径提到了八米。理想固然美好，现实却遭到了 预算不足的问题，不得已之下最终八米的主镜片缩小到了6.5米 ，这也是能够看到宇宙大爆炸第一缕光线的最低要求了。即便如此，韦伯望远镜的主镜面直径依然 达到了哈勃望远镜的三倍 ，依然可以秒杀掉哈勃。
詹姆斯韦伯望远镜最终要升上太空，就要被装在阿丽亚娜五型火箭的运输舱中，但6.5米的镜片超过了货舱的尺寸限制。 所以科研人员决定把镜片加工成十八片一模一样的六边形 ，放入货舱时折叠，到了太空中再展开。这就对镜片材料提出了很高的要求，因为韦伯望远镜的工作温度环境是零下220摄氏度， 这就要求材料的抗弯度极高，并且材料还不能吸收望远镜发出的热量，所以它必须热导率高，最后为了尽可能的轻盈，它还要密度低。
如此苛刻的条件下，还是有胜任者脱颖而出， 它就是碱土金属铍。这是军工行业特别重要的金属，洲际导弹的导航设备核心原料就是它 。但铍需要更多时间的抛光，因为在切割过程中，金属表面会有向上弯的趋势。镜片如此精密的部件不允许有任何的瑕疵，所以必须通过酸腐蚀或者用锋利工具小心翼翼地去除会导致弯曲的金属层。
并且在零下220摄氏度的环境中，即便是铍也会有极其细微的变形.工程师还要额外抛光，来抵消在太空中会发生的变形。 最终抛光的精度达到了不超过十纳米 ，十纳米是什么概念？它只相当于几十个原子摆在一起的宽度。精度达到了哈勃望远镜的三倍。
镜片的问题解决了，但紧接着工程师们还要面临如何让望远镜保持低温的难题。在宇宙中，只要物质的温度高于绝对零度，它就会散发红外线。而来自遥远星系的红外光就已经十分微弱了， 在镜片本身发出的红外光下，很可能会难以观测深空中的光 。这就像在十分明亮的灯光下，我们看不见萤火虫的光亮。
为此，工程师们特别为韦伯设计了遮阳板，它由五层薄膜组成，长22米，宽12米，面积相当于一个网球场大小。 但即便这么大，它最厚的地方也才50微米。 遮阳板把韦伯望远镜分成了两部分，一部分面朝太阳，这里有太阳能电池板，能够吸收太阳的光热来供电，经过遮光罩的反射，最高温度可以达到85度。另一侧则背对太阳， 这侧的遮光罩可以把辐射温度降低300摄氏度以上 ，来保证探测的镜片能够达到绝对零度。
除过对望远镜本身下功夫以外，它还被舍近求远地放到了距离地球150公里以外的拉格朗第二日点。一方面为了保持低温，在这里韦伯可以永远地处于地球的阴影中。 另一方面它可以不受地球和太阳的热源干扰 ，也就是说它是目前我们力所能及的最佳观测点。并且在地球和太阳引力的共同作用下，詹姆斯韦伯望远镜可以处在一个相对稳定的轨道， 能够节省大量燃料 。
自1996年至发射之日， 詹姆斯韦伯望远镜共计投入了近98.7亿美元 。巨大的投入和漫长的等待，最终换来了人类有史以来的最强之眼。众多黑 科技 之下，它将带我们看到宇宙中的第一束光，甚至有望直接观测到外星人。不久之后韦伯望远镜就会“睁开双眼”，你认为它最先看到的会是什么呢？