【簡介：】韋伯望遠鏡鴿了14年后終于發(fā)射
韋伯望遠鏡鴿了14年后終于發(fā)射，詹姆斯?韋伯望遠鏡有兩大主要任務，一個是觀測宇宙的邊緣，另一個是尋找圍繞恒星運行的行星。

韋伯望遠鏡鴿了14年后終于發(fā)射

韋伯望遠鏡鴿了14年后終于發(fā)射，詹姆斯?韋伯望遠鏡有兩大主要任務，一個是觀測宇宙的邊緣，另一個是尋找圍繞恒星運行的行星。韋伯望遠鏡鴿了14年后終于發(fā)射。

韋伯望遠鏡鴿了14年后終于發(fā)射1 剛剛，詹姆斯?韋伯空間望遠鏡（James Webb Space Telescope，JWST，根據(jù)國家天文科學數(shù)據(jù)中心，其標準譯名為“韋布空間望遠鏡”）發(fā)射升空。號稱世界上最可靠的重型運載火箭之一的阿麗亞娜5型火箭（Ariane 5）徐徐升起，借助法屬圭亞那庫魯航天中心低緯度帶來的高自轉速度，載著JWST飛向屬于它的太空。

隨著JWST一起上升的，還有無數(shù)天文學家、天文愛好者激動的心情。JWST的發(fā)射時間從2007年一直拖延到現(xiàn)在，近百億美元的耗費也遠遠多于當時5億美元的預期。對不少讀者而言，“詹姆斯?韋伯”這個名字似乎很早就在記憶中出現(xiàn)過了。JWST的建設也的確算得上一場漫長的征途。

哈勃空間望遠鏡（HST）是1990年發(fā)射的，但在美國空間望遠鏡研究所（Space Telescope Science Institute，STScI），對哈勃繼任者的討論從1 989年就已經(jīng)展開了。1996年，他們認為下一代望遠鏡應該是主鏡直徑4米以上的紅外望遠鏡。2002年選定科學團隊，2004年開始建造，2005年選定發(fā)射場，2011年18片主鏡制造完畢，2013年開始制造遮陽板，2015年組裝光學組件，2017年進行測試，2018年整體組裝測試，最終在2021年發(fā)射。但對那些一直在等待的人來說，這一切都是值得的，JWST夸張的參數(shù)也足以讓它配得上哈勃繼任者的稱號。

哈勃繼任者

JWST主鏡口徑達到6.5米，由18片鈹鏡片拼接而成，每片直徑1.32米，僅重20千克。選用金屬鈹為主鏡材料，是因為鈹質量較輕且強度較大，并且在低溫環(huán)境下仍能保持形狀。一般的鏡子應該能完全還原物體原本的顏色，但JWST的鏡片明顯是黃色的，這是因為它在鏡面上鍍了700個原子厚的金，這樣能提高鏡片對紅外線的反射能力，JWST主要觀測的就是紅外線。嚴格來說，JWST觀測的波長范圍從橙色的600納米一直延伸到遠紅外的28.5微米。

JWST和哈勃，斯皮策觀測波段的對比（圖片來源：webb space telescope media kit/NASA）

觀測紅外線是件麻煩事，因為黑體輻射，所有300開爾文左右的物體都在發(fā)射紅外線。所以必須對望遠鏡進行冷卻。在太陽系內，最大的熱源就是太陽，必須把主鏡和太陽隔絕開來，于是科學家為JWST設計了5層遮陽板，每層大小約為21米×14米，厚度卻僅有幾十微米：最外側為50微米，其余4層為25微米。面向太陽的一側，遮陽板溫度高達125℃，而主鏡一側的溫度可以低到-235℃。按常見防曬產(chǎn)品的標準來算，這5層遮陽板的SPF系數(shù)高達100萬，能將太陽輻射的影響降到原來的百萬分之一。

之所以要克服這么多困難在紅外波段觀測，是因為來自早期宇宙的光在經(jīng)過百億年的紅移后，早就變成了紅外線。在波長相同的情況下，望遠鏡口徑越大，空間分辨率也就越高，在光學波段，JWST的分辨率高達0.1角秒；6.5米的口徑同時帶來了前所未有的靈敏度，理論上，它能探測到地月距離那么遠的一只大黃蜂的發(fā)出的紅外線。除了傳統(tǒng)的相機，JWST還搭載了光譜儀和星冕儀，能讓它獲得更多科學數(shù)據(jù)。為了到達拉格朗日點L2點附近避開地球、月球光線的干涉，獲得最優(yōu)的觀測環(huán)境，整個望遠鏡的重量被限制到了6.2噸，和一輛中巴車相當。

可折疊望遠鏡

當然，想把望遠鏡發(fā)射到天上，僅僅減輕重量是不夠的，沒有火箭能裝得下這么大的結構，JWST必須是可折疊的，這帶來了更多困難。JWST的主鏡、副鏡、5層遮陽板，還有老生常談的太陽能板，都是可折疊的。

JWST折疊放置在阿麗亞娜5整流罩中的示意圖（圖片來源：webb space telescope media kit/NASA）

從打包狀態(tài)到完全展開是一個復雜的過程。發(fā)射不久后，JWST就會打開太陽能板獲取能量。在這之后，JWST還會修正幾次軌道，因為阿麗亞娜5并不能直接把它送到L2點附近軌道，那樣會將望遠鏡的光學組件暴露在陽光下造成損害。在發(fā)射2.5天后，JWST展開兩個遮陽板支架，然后望遠鏡的可展開塔組件（Deployable Tower Assembly）會展開，將JWST的光學部分和其他部分分離開來，為5層遮陽板提供空間。全部5層遮陽板會在發(fā)射后一周內展開。副鏡和主鏡會在第二周內展開。發(fā)射29天后，JWST將進行最后一次機動，駛入L2點軌道，該軌道在月球軌道之外，距地球大約150萬公里，在地球引力的幫助下，JWST將繞著太陽一起旋轉。

在那之后，JWST仍不能開始工作，它要開始漫長的冷卻。遮陽板的暗面大約會在那之后3周冷卻到40開爾文左右，而JWST的MIRI設備還需要額外制冷劑冷卻到7開爾文。在那之后望遠鏡將會對變形過程中產(chǎn)生的誤差進行修正，主鏡和副鏡會在發(fā)射4個月后完成調試，那時它們位置排列的誤差會小于觀測波長，僅有幾納米。在經(jīng)過幾個月的調試、測試后，JWST將會在發(fā)射約半年后開始正式科學觀測，為我們揭開宇宙早期的秘密。

科學目標

JWST能幫人類尋找宇宙中第一批形成的星系，揭開宇宙黑暗時代之后再電離時代的秘密。因為紅移的作用，在宇宙中選擇不同波長的光進行觀測，就好像坐上了時光機，JWST將觀測波長縮短，就能觀測宇宙的不同階段，研究星系、恒星是如何在宇宙百億年的歷史中演化的。它還能幫我們分析地外行星的大氣成分，為太陽系中其他成員拍下更清晰的照片。

這些科學目標聽上去似乎就是哈勃的工作，這也正是JWST被稱為哈勃繼任者的原因之一。哈勃空間望遠鏡革新了全人類對宇宙的認知，為我們帶來了數(shù)不勝數(shù)的震撼照片，而JWST能看到更深的宇宙，能穿透茫茫的時空，將隱藏在宇宙塵埃背后的秘密悉數(shù)揭開。就像哈勃、開普勒、TESS這些為人類作出偉大貢獻的望遠鏡一樣，JWST的數(shù)據(jù)將會存儲在米庫斯基空間望遠鏡數(shù)據(jù)庫（Mikulski Archive for Space Telescopes，MAST）中，向全人類公開。

JWST復雜的結構帶來的是前所未有的技術難度，北美和歐洲共14個國家的數(shù)千名科學家，工程師和技師，他們?yōu)镴WST忙碌的時間超過了4000萬小時，他們在JWST上實現(xiàn)的技術突破更是數(shù)不勝數(shù)：熱開關，輕質低溫鏡片，制冷技術，紅外傳感器……任意一個組件背后凝結的汗水都不可計數(shù)。

但復雜的結構帶來的是極高的出錯概率，在測試過程中，JWST被發(fā)現(xiàn)有344個點位可能出現(xiàn)故障。發(fā)射之后，JWST的軌道位于月球軌道之外，人類根本沒有對其進行修復的可能。這也是為何面對JWST，所有人都是慎之又慎，這幾個月來JWST的發(fā)射時間也從12月初慢慢推遲到了圣誕節(jié)當天。這是一個浪漫的巧合，因為對那些熱愛星空的人來說，JWST就是最好的圣誕禮物。

哈勃太空望遠鏡 來源：NASA

“鴿”了14年

詹姆斯?韋伯太空望遠鏡以NASA早期管理人員之一詹姆斯?E?韋伯（James E. Webb）的名字命名，他在1960年代監(jiān)督了阿波羅計劃。早在2002年，差不多20年前，韋伯的名字就首次被用于下一代太空望遠鏡，這個計劃最初預算為5億美元，并準備在2007年發(fā)射。但由于各種原因，2019年8月28日才組裝完畢，升空日期一直“鴿”到了14年后的今天，比這臺紅外線空間望遠鏡的預計壽命還要長。原先，“韋伯”的預算費用是5億美元，現(xiàn)在已經(jīng)花了96.6億美元，四舍五入就是100個億，項目嚴重超支，堪稱不折不扣的“鴿王”。

1、按最初計劃，韋伯望遠鏡本應在2014年升空，但后因預算等問題推遲。

2、2017年9月，美國航天局表示，詹姆斯?韋伯太空望遠鏡的發(fā)射窗口將從2018年的10月推遲至2019年的3月至6月之間。聲明解釋說，韋伯望遠鏡及其遮光板的體積和復雜性超過多數(shù)探測器，比如僅遮光板釋放設備就要安裝100多個，振動測試也要用更長時間，所以推遲到2019年春季從法屬圭亞那庫魯航天中心用歐洲的阿麗亞娜5型火箭發(fā)射升空。

3、2018年3月28日，美國航空航天局再次宣布韋伯在2020年之前不會發(fā)射升空。

4、2018年5月6日，受一系列技術問題的困擾，JWST的最新發(fā)射日期已經(jīng)被推遲到2020年。

5、2018年6月29日，據(jù)國外媒體報道，哈勃望遠鏡的“接任者”詹姆斯?韋伯望遠鏡將推遲至最早2021年3月30日發(fā)射。

6、2021年10月12日，詹姆斯?韋伯空間望遠鏡成功抵達位于南美洲的法屬圭亞那，計劃12月18日在歐洲航天局阿麗亞娜5號火箭上發(fā)射升空。

7、2021年11月22日，NASA再次宣布詹姆斯 ? 韋伯太空望遠鏡的發(fā)射時間從12月18日推遲到了22日。

8、2021年12月15日，由于需要解決韋伯望遠鏡和阿麗亞娜五火箭之間的通訊問題，發(fā)射推遲不早于12月24日（來來回回好像有兩次）。

9、2021年12月22日，詹姆斯韋伯太空望遠鏡JWST通過發(fā)射準備評審，但是，由于天氣原因，發(fā)射推遲到12月25日。

韋伯望遠鏡鴿了14年后終于發(fā)射2 2021年12月25號，晚7:20，詹姆斯?韋伯望遠鏡在法屬圭亞那庫魯航天中心，由阿里亞娜火箭發(fā)射升空。

韋伯望遠鏡，在推遲了N次發(fā)射以后，終于升空了。

這個望遠鏡實在是太難搞了，研制復雜，組裝復雜，軌道維持都不容易。

望遠鏡最重要的兩個指標，一個就是看得清楚，還有一個就是看得遠。

但是呢，測量距離要兩個點三角測量，望遠鏡一個點沒有辦法分辨物體的遠近，只能看到一個視張角。

就比如說，太陽跟地球的距離是1.5億公里，但是月亮距離地球只有38萬公里，兩個看起來是一樣大，就是因為視張角是一樣的。

用視張角表示的望遠鏡分辨率，又被稱為角分辨率。

哈勃望遠鏡，它的角分辨率就是50角秒。

望遠鏡的角分辨率。

望遠鏡的角主要是望遠鏡的口徑所決定的。

在科學計量上，角度的劃分是這樣的，一個圓周360角度，1角度等于60角分，1角分等于60角秒，1角秒等于1000毫角秒。

天文學家用來計算望遠鏡分辨率的道斯極限公式，R=11.6/D。

11.6是一個和觀測光線波長有關的值，R是角分辨率，單位是角秒；D是望遠鏡鏡頭直徑，單位為厘米。

韋伯望遠鏡主鏡張開直徑有6.5米，如果按照這個公式，比哈勃望遠鏡的分辨率要高了三倍。

但是，實際上望遠鏡的光線聚焦方式，也會影響望遠鏡的清晰度。

為什么詹姆斯韋伯望遠鏡長得很奇怪，像一把大傘？

我們知道，光線聚焦有兩種方式，一種就是通過透鏡來折射，還有一種是通過鏡片反光聚焦。

所以望遠鏡分成折射式望遠鏡，以及反射式望遠鏡。

折射式望遠鏡，鏡片有一定厚度，對光線有一定的衰減，所以對清晰度有影響。

反射式望遠鏡不會造成光線的衰減，是比折射式望遠鏡更好的一種望遠鏡。

詹姆斯?韋伯望遠鏡就是一個反射視望遠鏡，它張開以后像那個傘面一樣的，就是它的反射鏡。

屢次推遲發(fā)射到底是為什么？

詹姆斯韋伯望遠鏡從1996年開始研制，原定于2007年發(fā)射。

因為整個研制過程太復雜了，中間出了很多問題，所以一直推遲到現(xiàn)在。

原定研制計劃預算是5億美元，后來屢次增加投資，最終完成時耗資96億美元。

為了降低望遠鏡主體的重量，它的主反射鏡使用的材料是金屬鈹。

為了完美反射光線，拋光精度要達到10納米。而且為了控制主鏡在工作時產(chǎn)生的畸變，在主鏡的背后還有7個電子儀器來測量、調控組鏡的曲率。

鈹?shù)膬r格非常昂貴而且有劇毒，所以在制造的過程中必須有防護，而且要非常仔細操作。

但鈹?shù)奈锢硇再|很好，密度只有1.85，比強度是所有金屬材料中最高的。比強度的排名來說，鈹?shù)谝?，其次才是鈦，再次才是鋁，最后才是鋼。

為了把這個反射鏡裝進衛(wèi)星的整流罩里，設計成了18塊可以折疊的形式，到太空中以后再張開。

但是在地面上的時候它是18塊分開測試的，由于沒有辦法完全模擬在太空中展開的情況，所以這個測試也用了很久。

原定今年10月份就要發(fā)射的，后來屢次推遲。

原因就是這次發(fā)射必須慎之又慎，必須一次性成功，如果再出問題就沒有辦法維修了。

詹姆斯?韋伯望遠鏡定點位置在地球和太陽之間的拉格朗日二點，這個點距離地球有150萬公里。

哈勃望遠鏡就是因為出了點問題，第1次發(fā)射到太空上的時候，看星星是模糊的，變成了一個近視眼。

后來派航天飛機去修了幾次，才把它修好，但是哈勃望遠鏡距離地球只有570公里。

載人宇宙飛船目前還沒有辦法飛到距離地球150萬公里的地方。

為什么要距離地球這么遠？

詹姆斯?韋伯望遠鏡有兩大主要任務，一個是觀測宇宙的邊緣，另一個是尋找圍繞恒星運行的行星。

這兩個觀測任務都是在尋找比較暗的光線，也就是說在紅外波段的光線，為了收集到更多紅外光線，還在反射組件上面鍍了一層黃金，所以看起來是金黃金黃的。

我們知道在宇宙的邊緣，由于宇宙的高速擴張，138億光年遠的星系都在做遠離地球的運動，遠離的速度已經(jīng)接近光速，星體發(fā)出來的光線因為紅移的原因，變得非常的暗淡。

在宇宙的邊緣，隱藏著宇宙大爆炸不久后宇宙的真面目。

宇宙大爆炸到底是不是真的？還是只是人類的臆想？這是人類最想了解的內容之一。

詹姆斯?韋伯望遠鏡，就肩負著揭開這個秘密的使命。

接收幽暗光線的儀器必須非常靈敏，而且要冷卻到接近于絕對零度。

所以，詹姆斯韋伯望遠鏡必須遠離地球這個熱源，同時還要屏蔽掉太陽的熱量，所以望遠鏡的主體要躲在一個巨大的遮陽傘后面。

詹姆斯?韋伯望遠鏡的觀測波段主要在0.6-28.3微米的頻段。采用了一系列先進的措施以后，它的觀測精度可以達到10倍的哈勃望遠鏡的精度。

望遠鏡定點在拉格朗日2點，正好和地球同步圍繞太陽運轉，可以保持和地球恒定的通信距離。

圍繞拉格朗日二點的軌道也很特殊。

拉格朗日二點是一個不穩(wěn)定的平衡點，望遠鏡只能圍繞拉格朗日二點做圓周運動，這個軌道被稱為暈軌道。

我們國家發(fā)射的嫦娥4號降落在月球背面，就是靠運行在地球、月亮拉格朗日二點的鵲橋中繼衛(wèi)星，進行中繼通信的。

鵲橋中繼衛(wèi)星也是在一條軌道上。

這個軌道是一個非常復雜的三維曲面，必須不停進行軌道維持。

以前發(fā)射的所有望遠鏡都不用做這么復雜的軌道維持。

所以，這100億美元一旦打出去，要么就是100%成功，要么就是打了水漂，所以慎之又慎。

用一句打牌時的術語，就是梭哈了，全靠這一把。

韋伯望遠鏡鴿了14年后終于發(fā)射3 2021年12月25日，這注定是人類航天史的歷史性時刻――在推遲發(fā)射14年后，被人們稱為“鴿王”的詹姆斯?韋伯太空望遠鏡，終于搭乘歐空局阿里安5-ECA火箭成功升空，開始了它前往150萬千米外“日-地拉格朗日2點”的旅途。

韋伯望遠鏡升空（圖片來源：NASA）

迄今為止全世界最貴望遠鏡，究竟有多貴？

20個國家持續(xù)25年的投入和數(shù)萬名科學家的傾力合作，造就了這個史上制造單價最貴的航天器。

有多貴？

目前，包括后續(xù)的運營和科研費用，詹姆斯?韋伯太空望遠鏡（以下簡稱為詹姆斯?韋伯）的總經(jīng)費預計已超過100億美元。

考慮到它的質量僅為6.5噸，也就意味著它的單價超過人民幣10000元/克，是黃金單價的20余倍！

詹姆斯?韋伯看起來猶如一艘太空戰(zhàn)艦（圖片來源：NASA）

詹姆斯?韋伯究竟有什么樣的特殊使命，能讓這么多國家傾注如此大的'人力、物力、財力在它上面？它又能為人類帶來什么呢？

貴有貴的道理――韋伯的觀測能力遠超前輩

宇宙是個充斥著各種電磁波和高能粒子的喧鬧世界，那里既藏著遙遠的歷史，也昭示著人類乃至太陽系的未來。

對于望遠鏡來說，可見光到紅外線頻段是觀測的重點，尤其是追蹤宇宙大爆炸后殘留的紅外線，它們已經(jīng)在宇宙中傳播了138億年，蘊藏著宇宙最初的奧秘。

然而，地球大氣層、磁場、人類活動等因素，卻使得地球成了一個典型的“信息繭房”。在廣闊的電磁波頻段中，只有極小一部分能順利抵達地球表面并被望遠鏡觀測到，其他的則幾乎都被屏蔽在外。

從地球表面觀測電磁波的頻譜窗口透明度，真正的有效觀測的窗口極小（圖片來源：維基百科）

解決這個問題的辦法只有一個：把望遠鏡送出地球。

不同望遠鏡的使命也不同，這次被送出地球的詹姆斯?韋伯的觀測波段主要集中于波長為0.6-28.3微米的橙色光到紅外線頻段，它的更大口徑和一系列新技術帶來了遠超前任哈勃、施皮茨、赫歇爾等知名太空望遠鏡的觀測能力。

例如，它能夠看到更暗更古老的天體，甚至可以追蹤到宇宙中第一批星系形成的痕跡，投入工作后將會極大提升人類紅外天文學的相關研究。

前所未有的造價和劃時代的意義，也讓這個望遠鏡“榮幸”地以NASA（美國國家航空航天局）第二任局長詹姆斯?韋伯命名。詹姆斯?韋伯于1961-1968年在任，領導了NASA最輝煌的階段。在這一時期，NASA曾獲得空前絕后的資金支持，不僅推動了水星計劃、雙子座計劃、阿波羅登月計劃、先鋒計劃、水手/旅行者計劃等一系列大型項目的開展，也為美國在航空航天領域的人才技術優(yōu)勢打下堅實基礎。

造價100億美元，這些錢都花在了哪里？

雖然100億美元看起來很多，但實際上對于研制詹姆斯?韋伯這樣的頂級望遠鏡的項目來說，并不能說非常寬裕，至少不是大家想象中的想怎么花就怎么花。沒辦法，前沿科學研究就是這么“燒錢”。

為了獲得更好的觀測能力，詹姆斯?韋伯在各項方面都進行了升級、更新，可以說每筆錢都用在了刀刃上。

1、更大口徑的鏡片

光學和紅外望遠鏡的核心是鏡片，其口徑與觀測能力成正比，但也需要更高成本。相比此前最大的哈勃望遠鏡，詹姆斯?韋伯的鏡片口徑從2.4米提升到了6.5米，集光面積也從4.5平方米攀升到了25.4平方米。

需要注意的是，口徑增加帶來的整體難度和造價提升并不是線性增長關系，光是這一項，就直接決定了詹姆斯?韋伯的預算遠超哈勃。

人類、哈勃望遠鏡主鏡和詹姆斯?韋伯主鏡的大小對比（圖片來源：NASA）

鏡片太大，幾乎很難整體制造，不僅失敗風險大、材料成本極高，也勢必帶來整體質量和體積的攀升，甚至遠超人類現(xiàn)有火箭的發(fā)射能力。因此，詹姆斯?韋伯的鏡面設計選擇了拼接方案，由18面一模一樣的六邊形組成，發(fā)射時折疊起來，進入太空后再拼接到一起。

2、堪稱“鬼斧神工”的鏡面材料

詹姆斯?韋伯在制造、發(fā)射和工作時要面臨截然不同的溫度環(huán)境。特別是它的核心器件工作溫度已非常接近絕對零度，對鏡面材料的要求極高，因此需要同時具備抗彎剛度高、熱穩(wěn)定性好、熱導率高、反射率高、密度低、溫度形變小、性質不活潑等特點。

而在精度要求上，最后鏡片成型的制造加工精度要達到10納米級別，這個要求所允許的誤差相當于一張A4紙厚度的萬分之一！而且在進入太空后，整體拼接和鏡片姿態(tài)控制的精度也要達到同等水平。

綜合上述要求，詹姆斯?韋伯的鏡片主要材料選擇了堿土金屬鈹，10納米幾乎就是幾十個鈹原子并排擺在一起的寬度，這是接近“鬼斧神工”級別的制造加工工藝要求。

3、一把屏蔽熱量的“太陽傘”

遠離地球，不代表能徹底擺脫地球的干擾，詹姆斯?韋伯還要面對太陽光和地球反射光/熱輻射的干擾。為此，它需要背上一個大大的“太陽傘”來屏蔽熱量，并使用主動冷卻系統(tǒng)維持核心部件接近絕對零度的工作環(huán)境。

遮陽板總共有五層，都要精準打開（圖片來源：NASA）

按照設計要求，這把傘需要提供300攝氏度以上的溫度屏蔽效果。這相當于一面是高溫油炸，另一面卻是冰天雪地。它的每一層材料主要由聚酰亞胺、硅膜和鋁膜構成，首層最厚也僅為50微米，比人類頭發(fā)絲直徑還小，而中間層僅為25微米。

更大的難度還在后面――這把“太陽傘”如何順利展開？

“太陽傘”每一層的面積約300平米，在發(fā)射時會被塞進火箭里劇烈振動，進入太空后要在激光引導下讓100余個小型拖車帶著逐層展開。難度可想而知，這無疑是人類歷史上最厲害的一個遮陽板。

整體來看，詹姆斯?韋伯需要的都是最先進的科技，且各種研發(fā)都是“孤品”，它既沒有備份，也不會量產(chǎn)，必須保證100%成功率。除此以外，還要經(jīng)過一系列極高成本的測試和維護。這些因素累加在一起，讓它的預算迅速攀升到了100億美元級別。

詹姆斯?韋伯的官方海報（圖片來源：NASA）

看似“咕咕咕”，其實是必須一次成功的魄力

我們都知道，哈勃望遠鏡雖然遠在太空中，但也僅離地球表面大約575公里，可以說“緊挨”著地球。那詹姆斯?韋伯為什么不能像哈勃望遠鏡一樣，在離地球近一些的地方工作呢？

這是因為地球和所有的物體一樣都是熱源，在源源不斷往外反射陽光和輻射紅外線，否則就會持續(xù)變暖。因此，即使在太空中，地球附近不可避免地存在逃逸的空氣分子和星際塵埃，對太空望遠鏡依然有一定影響。對于更加精密的詹姆斯?韋伯來說，這些影響尤其明顯。所以，它必須想盡辦法遠離它的誕生地――地球。

然而，“逃離”地球后，并非就萬事大吉了。進入錯綜紛繁的引力世界，航天器將受到太陽、地球、月球，乃至宇宙萬物的引力影響，這使得它的軌道很難穩(wěn)定下來。對于質量和體積都很大的望遠鏡而言，頻繁地通過發(fā)動機工作維持軌道，不僅會導致發(fā)射時必須攜帶大量推進劑，也會極大地影響觀測質量。

因此，必須要在上述要求中找到一個平衡。權衡利弊后，科學家們選擇了日-地引力平衡的拉格朗日2點作為詹姆斯?韋伯的工作地點。這里距離地球150萬公里（月球距離地球不過38萬公里），遠離了地球這個熱源和灰塵源的干擾，溫度也低達零下220攝氏度以下，可滿足望遠鏡的整體工作溫度環(huán)境要求。此外，在“日-地拉格朗日2點”，太陽和地球兩大引力源和諧共處，共同牽引附近的航天器圍繞太陽穩(wěn)定運動，航天器所需要的軌道維持成本極低。

不過，這給詹姆斯?韋伯帶來了另一大挑戰(zhàn)：這么遠的距離，一旦它出了任何問題，人類是不可能去維修的。這也意味著它變成了“一錘子買賣”，要求一次性成功，不能有任何失誤。

這和哈勃望遠鏡形成了鮮明的對比。當年哈勃升空后出現(xiàn)了一系列問題，于是在1993-2009年間，人類通過五次極其昂貴的航天飛機任務不斷維護并提升哈勃，才使得它獲得了今天舉世矚目的成就。

如今，航天飛機已經(jīng)徹底退役，人類也失去了在太空中維修大型航天器的能力。不過，即便航天飛機再次出山，也不可能前往“日-地拉格朗日2點”。畢竟，哈勃的工作地點距地球不過幾百千米遠，這和詹姆斯?韋伯與地球之間的150萬千米的距離，是完全不同的概念。

某種程度上，這也是詹姆斯?韋伯鴿了又鴿的重要原因――一旦發(fā)射，承受不起一點失誤。

為哈勃太空望遠鏡，NASA總共進行了六次航天飛機任務，付出了巨大代價（圖片來源：作者自制）

所以，對于負責火箭發(fā)射的歐空局而言，這次的成功毫無疑問是令人興奮的，發(fā)射團隊緊繃了數(shù)年的神經(jīng)終于可以好好放松一下了。畢竟這是個100多億美元的“一錘子買賣”，背后有著無數(shù)人幾十年的努力付出。

在探索宇宙的路上，又邁出了新的一步

詹姆斯?韋伯的漫長研發(fā)史，是人類最頂級智慧的結晶?，F(xiàn)在，它終于順利升空前往遙遠的目標工作地點。也許很多人會關注它的經(jīng)費，感慨前沿科學研究的“燒錢”，但是，我們更應該認識到，我們?yōu)榍把乜茖W付費，其實是在為人類上下求索的決心與夢想付費，如此看來，這價格也不能說是昂貴。

未來，詹姆斯?韋伯會給人類帶來什么？可以預知的是，它能更容易探尋到宇宙的邊界和最初的奧秘；無法預測的是，科學家們將在它的數(shù)據(jù)里獲得何等驚人的發(fā)現(xiàn)。它是人類夢想向宇宙深處的又一次延伸，是人類好奇心與探索精神的承載，是人類在探索世界的路上邁出的新的一步。讓我們祝福它遠航的路上一切順利，期待它帶來新的發(fā)現(xiàn)與啟迪！