笔者第一次听到詹姆斯·韦伯天文望远镜，是在童年时期的科普读物《天文爱好者》中。
经过25年的筹备，历经数十次延期与追加几十亿美元的投资后，根据NASA的官方消息，这架望远镜终于被运送至法国圭亚那库鲁发射场，预计于2021年12月25日发射。
这座20世纪90年代开始立项，原计划于2007年发射的顶尖天文望远镜，担负着探寻宇宙边界、寻找大爆炸初期残留在宇宙边缘红外线的重要任务。
Part.1
梭哈百亿美元上天，到底是为了看啥？
1996年，在联邦太空探索计划的支持下，美国宇航局、欧洲航天局与加拿大航天局展开国际合作项目，计划研究并发射"下一代太空望远镜"。
2002年9月，这一项目以前美国宇航局局长詹姆斯·韦伯的名字重新命名，这便是天文学界大名鼎鼎的"詹姆斯·韦伯天文望远镜"项目。
韦伯工作的地方在太空之中，距离地球150万公里的拉格朗日2点处。之所以选择这么远的地方，和韦伯的特殊任务有关。
在天文学的研究中，红外观测是研究太空深处变化至关重要的一环。宇宙的真空中遍布着由天体运动变化所形成的尘埃团，这些尘埃能够吸收大部分的可见光，并遮盖住隐藏在背后的大量恒星与行星。而星体发射出的红外光能够穿透这团灰尘，帮助天文学界揭示隐藏在尘埃之后的奥秘。
在宇宙中捕捉星体发射的红外光并非易事，特别是观测的目标比较遥远时。由于光源物体远离观测者运动，观察到的电磁辐射频率会因此降低，从而产生"红移"现象，即光源物体光谱会从高能量的紫外线及可视光频段减少至低能量的近红外段。
因此，对这些遥远目标（例如宇宙最初星系）的观测需要超高精度红外望远镜。这要求韦伯望远镜必须足够大，并采用无镜筒的开放式设计。
哈勃对猴头星云的可见光（左）和红外视图（右）的对比。红外视图能够观测到更多的星系
（图片来源：NASA）
在观测宇宙大爆炸起源的第一代恒星时，由于红移效应的存在，0.5微米的可见光会红移至10微米的波段，且任何的可见光都会对其产生影响。由于地球发射的红外光峰值也在10微米左右，这意味着地球本身就是一个强烈的红外光污染源。
同时，这座望远镜必须在零下220度左右运行，以避免望远镜内部零件温度辐射对红外信号的干扰。
拉格朗日点是太阳系中行星体引力产生平衡的点，在这一位置运行的物体会维持其稳定的运行状态，并与地球同步进行公转。在这一点韦伯望远镜的单向太阳盾能够同时阻挡来自太阳、地球和月球的光污染，获得更高精度的光谱观测结果。
韦伯将在距离地球150万公里的拉格朗日2点（L2）处绕太阳运行，并与地球保持同步。
（图片来源：NASA）
韦伯望远镜是光学望远镜，发射成功后，它将成为哈勃望远镜的替代者与继任者。同时，韦伯能够探索到更长的光学波长，将超越哈勃的现有工作。
但是，由于拉格朗日点不在任何载人航天载具的运行范围（40万公里）内，这意味着如果出意外，没法对韦伯望远镜进行维修。所有的发射、展开与部署任务必须自行完成且一次成功，一经"出厂"终生不维护。
韦伯望远镜的总投入已超过88亿美元，这无疑是一次"百亿美元"级的豪赌。在NASA研究者的预想中，这架价值百亿美元的望远镜预计使用寿命是五年。
Part.2
庞大的硬核科技：韦伯聚集了人类最为极限的工艺结晶
为了探索宇宙大爆炸起源，韦伯望远镜聚集了人类现能达到的极致工艺水准。
韦伯望远镜由一个观测主镜、一个网球场大小的五层太阳盾遮光板、以及包含观测设备在内的四台顶级仪器组成。
它的主镜片直径为6.5米，受限于火箭尺寸，这一镜片被细分为18面六边形分镜。为了抵御零下220度镜面的变形，镜片使用碱土.............
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