在宇宙深空中捕捉絢麗星辰

棉花糖

有這么一架太空望遠(yuǎn)鏡，按原計(jì)劃它本應(yīng)在2007年發(fā)射，初始預(yù)算5億美元，但后來因預(yù)算等問題，發(fā)射不斷推遲。1998年，預(yù)算曾至跟哈勃望遠(yuǎn)鏡相比，韋布望遠(yuǎn)鏡能更好地透過星際塵埃看到新生的恒星。從“創(chuàng)生之柱”的10億美元，發(fā)射計(jì)劃推遲至2008年；2000年，預(yù)算又增至18億美元，發(fā)射推遲至2009年……這些年里，它的預(yù)算不斷增加，發(fā)射時(shí)間不斷推遲。當(dāng)預(yù)算追加到97億美元后，在2021年的平安夜，它終于成功發(fā)射了。它是世界上最復(fù)雜、最強(qiáng)大的太空望遠(yuǎn)鏡——詹姆斯·韋布望遠(yuǎn)鏡。

韋布是什么樣的望遠(yuǎn)鏡

哈勃望遠(yuǎn)鏡VS韋布望遠(yuǎn)鏡

韋布望遠(yuǎn)鏡就像一臺(tái)“宇宙相機(jī)”：主鏡、副鏡等相當(dāng)于沒有鏡筒的“鏡頭”，其他部分相當(dāng)于“機(jī)身”。金色的六邊形面板是它的主反射鏡，直徑為6.5米，由18個(gè)六邊形子鏡拼接而成。之所以設(shè)計(jì)成拼接的形式，是因?yàn)樗鼘?shí)在太大，必須折疊后才能放入火箭的艙室內(nèi)。

為了降低來自太陽和地球的干擾，韋布望遠(yuǎn)鏡還攜帶了一把“遮陽傘”——像網(wǎng)球場一樣大的聚酰亞胺薄膜。這種材料不足1毫米厚，不僅輕便，而且能承受很大的溫差。薄膜共有5層，每層都鍍了鋁，能很好地反射并隔絕熱量。在面朝太陽的前兩層上，還特別覆蓋了粉紅色的摻雜硅涂層，散熱效率大大提高。薄膜撐開后，在其朝向太陽的一面，溫度高達(dá)110℃；而經(jīng)過5層薄膜的阻隔，背向太陽的一面溫度可下降到-230℃以下。

不同于運(yùn)行在近地軌道的哈勃望遠(yuǎn)鏡，韋布望遠(yuǎn)鏡的運(yùn)行位置在日地拉格朗日L2點(diǎn)附近，這是日地連線上遠(yuǎn)離太陽的那一個(gè)引力平衡點(diǎn)。在這個(gè)位置附近，韋布望遠(yuǎn)鏡能夠以較少的能量消耗進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，也可以最大限度地避開太陽和地球的干擾。

光學(xué)定律告訴我們，望遠(yuǎn)鏡的口徑越大，捕獲光子的效率就越高。打個(gè)比方，天體發(fā)射出的光子好像傾盆大雨中的雨滴，而更大的望遠(yuǎn)鏡口徑就好比用更大的水桶去接雨水，在短時(shí)間內(nèi)可以產(chǎn)生較高亮度的圖像，從而能夠看見那些遙遠(yuǎn)而黯淡的天體。此外，更大口徑的鏡面還具有更高的分辨率，得到的圖像會(huì)更清晰。這樣一來，拍到的天體就有更豐富的細(xì)節(jié)。

下左圖展示了同一區(qū)域星辰、不同的望遠(yuǎn)鏡所拍攝的圖像。

右側(cè)的圖像是韋布望遠(yuǎn)鏡拍攝的，左側(cè)的則是哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的。通過對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)右側(cè)的圖像細(xì)節(jié)更多，星光更耀眼。左側(cè)哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的圖像星光相對(duì)黯淡許多。

這張照片是韋布望遠(yuǎn)鏡開始工作后傳回地球的第一張圖像。它實(shí)際覆蓋的區(qū)域從地球上看，只是一粒沙子那么大，卻包含了如此廣袤深邃的內(nèi)容，讓人不由得嘆服于人類科技的進(jìn)步。

我們放大截取圖像的一部分，可以清晰地看到這片區(qū)域的星光被拉成了線狀。為什么會(huì)這樣？因?yàn)檫@些星光在到達(dá)太陽系的途中，遇到了由大質(zhì)量星系造成的空間彎曲，即“引力透鏡”。有一種由于光源發(fā)出的光線受到引力透鏡效應(yīng)的影響，使觀測所得的光源形狀改變呈環(huán)形的現(xiàn)象，就是“愛因斯坦環(huán)”。可喜的是，韋布望遠(yuǎn)鏡不負(fù)眾望，于2022年8月末，拍到了近乎完美的“愛因斯坦環(huán)”。

跟哈勃望遠(yuǎn)鏡相比，韋布望遠(yuǎn)鏡能更好地透過星際塵?？吹叫律暮阈恰摹皠?chuàng)生之柱”的圖像對(duì)比中可以看出這兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡之間的區(qū)別。

1995年，哈勃望遠(yuǎn)鏡首次拍攝到“創(chuàng)生之柱”，該圖像名聞遐邇。但由于技術(shù)有限，當(dāng)時(shí)它只捕捉到了一小部分恒星。2014年重制圖像后，“柱子”仍然不透明，一些恒星無法被看到。直至近日，哈勃望遠(yuǎn)鏡的后繼者——韋布太空望遠(yuǎn)鏡，才為人類探索宇宙發(fā)回更清晰、更細(xì)致、更有價(jià)值的圖像。

宇宙那么大、那么美、那么深邃，探索浩瀚宇宙是全人類的共同夢(mèng)想。韋布望遠(yuǎn)鏡肩負(fù)重任，孤獨(dú)前行。盡管韋布望遠(yuǎn)鏡發(fā)射過程堪稱完美，但它行走在宇宙空間中不可避免地會(huì)遇到“襲擊”——韋布望遠(yuǎn)鏡曾被微流星體高速撞擊十幾次。幸虧科學(xué)家們?cè)缬袦?zhǔn)備，盡可能地減小了由此產(chǎn)生的誤差。

因?yàn)檫h(yuǎn)在百萬公里之外，韋布望遠(yuǎn)鏡得不到像哈勃望遠(yuǎn)鏡那樣的維護(hù)，我們只能為韋布望遠(yuǎn)鏡祈禱，希望它以后不再受到更大的傷害。如果一切狀況良好，韋布望遠(yuǎn)鏡將運(yùn)行20年，甚至可能像前輩哈勃望遠(yuǎn)鏡那樣運(yùn)行超過20年。

過去，我們通過哈勃望遠(yuǎn)鏡得知了宇宙的年齡、星系中心的黑洞……可以肯定的是，韋布望遠(yuǎn)鏡將會(huì)助力人類揭開關(guān)于宇宙早期、星系演化、恒星和行星系統(tǒng)誕生、系外行星等領(lǐng)域的諸多奧秘。