卡尔·格雷泽布鲁克著《对话》
詹姆斯·韦伯太空望远镜在也门和索马里之间的亚丁湾与阿丽亚娜运载火箭分离后悬挂在太空中
信用:美国航天局/欧空局 自圣诞节发射以来，天文学家们一直热切关注着美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的复杂部署和展开，这是有史以来最大的太空望远镜
就在这篇文章发表的时候，预计韦伯已经到达了一个叫做地球-太阳第二拉格朗日点的地方，或者说L2
这是空间中大约1
距离地球500万公里(与太阳方向相反)，来自太阳和地球的引力帮助轨道卫星保持运动平衡
现在，天文学界——包括我的史文朋大学天文学家团队——正在为重大发现的新纪元做准备
30年100亿美元 2012年，我为《对话》写了一篇文章，期待韦伯号的发射，并回忆其前身哈勃太空望远镜令人惊叹的早期
当时，韦伯计划的发射日期是2018年
当该项目最初在20世纪90年代构思时，目标是在2010年前启动
为什么用了将近30年，100多亿美元(大约140亿澳元)才让韦伯起飞？ 首先，它是有史以来最大的太空望远镜，有一面镀金的镜子
直径5米(相比哈勃的2
4m镜子)
尺寸带来了复杂性，因为整个结构需要折叠才能装入阿丽亚娜火箭的前锥体
这是韦伯绕太阳和地球运行时，在L2点的近似路径
其次，韦伯有两大工程奇迹要完成
为了让大型望远镜产生尽可能清晰的图像，镜子的表面需要以极高的精度沿着曲线排列
对韦伯来说，这意味着展开和定位主镜的18个六边形部分，再加上副镜，达到250亿分之一米的精度
此外，韦伯将观察红外光，所以它必须保持非常冷(大约-233℃)以最大限度地提高灵敏度
这意味着它必须远离地球，地球是热和光的来源
它还必须完全防晒——这是通过一个20米的多层反射式遮阳罩实现的
韦伯的所有主要航天器部署，包括主镜和遮阳篷的展开，都在1月8日完成
整个过程涉及300多个单点故障(只有一次工作机会的机制)
剩下的微小动作将在未来几个月内发生
主要任务 韦伯的主要任务将是见证早期宇宙中第一批恒星和星系的诞生
当这些非常微弱的星系发出的光穿过浩瀚的太空海湾时
在80亿年的时间里，它被宇宙的整体膨胀拉伸，这个过程我们称之为“宇宙红移”
詹姆斯·韦伯太空望远镜的部署顺序
信用:美国宇航局 这种拉伸意味着，最初来自年轻、炽热和大质量恒星的高能紫外线辐射将被韦伯接收为红外光
这就是为什么它的镜子涂上了金:与银或铝相比，金是红外光和红光的更好的反射器
韦伯将比哈勃看得更远
它的灵敏度也比地面望远镜高100万倍，在地面望远镜中，来自遥远星系的光被地球自身热大气的红外辐射所淹没
由于这些以前的技术限制，前十亿年的宇宙历史几乎没有被探索过
我们不知道第一批恒星是何时或如何形成的
这是一个复杂的问题，因为恒星在死亡时会产生重元素
这些元素污染了星系中的星际气体，并改变了这种气体的行为和坍缩，形成了后来的恒星
我们能观察到的所有目前的恒星形成，比如在银河系中，都是来自富集的星际气体
我们还没有看到恒星是如何在没有任何重元素的原始气体中形成的——因为这种状态已经存在了130多亿年
但是我们认为原始气体的形成可能对第一批恒星的性质有很大影响
与这些哈勃图像相比，韦伯将为大爆炸后的前十亿年提供更清晰的视图(下排)，在那里哈勃几乎无法探测到当时最明亮的物体
信用:美国航天局/欧空局 深空天文台 除了研究早期宇宙，韦伯将是美国宇航局的“伟大天文台”，并将支持其他项目的多样性
它将使科学家能够窥视被尘埃掩盖的区域，例如超大质量黑洞潜伏的星系中心，或者我们银河系和其他星系中密集恒星形成的区域
韦伯还将对最冷的天体敏感，包括质量非常低的恒星，以及围绕银河系内其他恒星运行的行星
哈勃望远镜的一大改进是，韦伯将为光谱学做好充分准备，将光分解成其组成波长
这将让我们精确测量星系的宇宙红移，并找出它们是由什么元素组成的
在离家更近的地方，韦伯将帮助我们在太阳系、银河系和附近的星系中找到水、氨、二氧化碳(以及许多其他分子)
它将能够在附近恒星周围的行星大气中看到这些，这对于寻找外星生命来说尤其令人兴奋
詹姆斯·韦伯太空望远镜的发射
信用:美国宇航局 天文学家满怀期待地等待着在未来几个月内收集到的第一批数据
尽管最引人注目和最危险的机械运动已经完成，但望远镜仍在继续移动，镜段正在做微小的纳米大小的运动，以使其聚焦
随着望远镜冷却到工作温度，这将需要数周时间
对我自己来说，也许最令人兴奋期待的方面是完全未知的
有了韦伯，我们将会观察到一个以前黑暗的宇宙时代，那时的物理条件与现代宇宙非常不同
天文学的历史表明，我们可以期待范式转换的发现
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