韋布匯聚人類最先進的科學技術，成為人類迄今為止制造的最大、最復雜、最強勁、最具有想像力的太空望遠鏡，代表了人類之光。

徐鳴

　　北京時間7月12日晚，美國國家航空航太局（NASA）公布了一組令全球震撼的照片。攝影師來頭不小，它是被譽為人類迄今為止最復雜、功能最強勁的太空望遠鏡詹姆斯·韋布空間望遠鏡（以下簡稱“韋布”）。

　　這組震撼的照片展現了宇宙奇觀，每一個閃光點蘊含著一個可能比銀河係還要龐大的星係。韋布帶我們穿梭到138億年前的宇宙，並遙望人類的未來。

　　為什麼韋布能觀測到宇宙最初的樣子？

　　最遙遠的恒星發出的紫外線和可見光經過“長途旅行”，它所發出的光線頻率會向更低的頻率移動，這種現象就是光的多普勒現象，也稱“紅移效應”。宇宙大爆炸早期的光不斷遠離我們，由于“紅移效應”最終移動至中紅外光譜，僅有近紅外觀測能力的哈勃望遠鏡已經無能為力，而擁有更多更全中波紅外頻段探測能力的韋布，可以觀測到這批最早形成的星係。

　　不過，極其遙遠的星體所輻射過來殘留的紅外光線是非常微弱的，接收並識別這些信號具有很大的難度。比如，望遠鏡儀器本身，包括鏡片等結構自身也會發射出紅外光，會遮蓋住來自于遙遠星係的微弱紅外光。所以，望遠鏡必須在極低的溫度——零下220攝氏度左右運作。

　　科學家與工程師找到了一個熱量與電源的絕佳平衡點——拉格朗日L2點，距地150萬公里，在這個地點可以通過一個大的“遮陽傘”將太陽、地球、月亮都置于航太器的一側，使得望遠鏡不受太陽和地球（以及月球）的光和熱的影響，望遠鏡就可以比較方便地掃描天空。

　　“遮陽傘”需要足夠大並且薄如蟬翼，科學家選擇的材料是一種光滑的銀色塑膠聚酰亞胺，每一層的厚度只相當于人類頭髮的直徑，不過它存在撕裂風險，需要安裝5層。有了5層防曬之後，望遠鏡冷熱兩側的溫差非常大——你幾乎可以在熱的一側燒開水，在冷的一側凍住氮氣！

　　搞定環境溫度之後，要想探究宇宙的歷史，核心是需要有一個巨大的反射鏡，收集並聚焦來自天空中最遙遠星係的微弱光線，韋布主鏡面直徑就達到6.5米，鏡片由高純度的金屬鈹制成，這種有毒的金屬是唯一可行的材料。鏡面需要先將鈹粉在美國俄亥俄州壓成塊，然後在阿拉巴馬州切割。為了提高對紅外線的反射能力，主鏡面表面均需要鍍金，這些黃金足足有一個高爾夫球大小，可謂“黃金甲鏡面”。為了做到絕對光滑，甚至專門建造了個工廠負責鏡面拋光。

　　可是，沒有火箭能裝下一面那麼大的鏡子，反射鏡必須被折疊起來發射。工程師將主鏡分割成18塊正六邊形獨立鏡片，為了共同聚焦産生清晰的圖像，鏡片們在太空中展開後，必須排列到近乎完美的地步，這就需要精度極高的電機推動鏡片。

　　韋布在軌展開、布置的整個過程十分復雜，包括展開太陽翼和天線、遮陽板5層膜的依次張緊、主鏡鏡面角度調整等數百個步驟。所有步驟必須做到萬無一失，因為它運作的軌道不在任何載人航太器的運作范圍內，一旦出現故障，誰也無法拿著扳手去修理，只能抱頭痛哭了。

　　攻克無數技術難題，耗時25年，花費約100億美元之後，韋布匯聚人類最先進的科學技術，成為人類迄今為止制造的最大、最復雜、最強勁、最具有想像力的太空望遠鏡，代表了人類之光。

　　航太徵途沒有，也永遠不可能有盡頭，正如宇宙本身一樣無垠廣袤。從數千年前的飛天夢，到數十年前人類成功發射的第一個航太器，再到今天，在150萬公里之外，韋布望遠鏡不舍晝夜地為人類講述宇宙的奧秘。在地球上的人類，將在探索星辰大海的路上堅定前行。

來源：2022年7月27日出版的《環球》雜志 第15期

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