哈伯下一代？詹姆斯-韋伯太空望遠鏡，揭露宇宙奧秘，太強大了！

圖 / 王斌威提供  

詹姆斯-韋伯太空望遠鏡主要的科學目標，專注於4個領域

詹姆斯-韋伯太空望遠鏡是有史以來最強大的太空望遠鏡。它被賦予揭露宇宙奧秘的任務，並能改變我們對夜空的認知和我們在宇宙中的定位。這臺望遠鏡可讓我們回過頭來，看到一個未曾被觀察到的宇宙歷史時期。它可觀測遙遠的星系，比我們之前看到的任何星系都要遠、要早。而其：宇宙中的第一道光、宇宙早期星系的組合、恆星和原行星系統的誕生，以及行星（包括生命）的起源。

耗資100億美元的韋伯太空望遠鏡是由美國太空總署、歐洲太空總署（ESA）和加拿大航太局共同開發完成。其他參與者包括美國29個州和14個國家的300多所大學、組織和公司。它被預期5年的工作期程，但根據歐洲太空總署所說，真正的目標是希望它可工作10年以上。

詹姆斯-韋伯太空望遠鏡，也被稱為哈伯太空望遠鏡的繼承者

科學的進步就是要「站在巨人的肩膀上」，而韋伯太空望遠鏡將做到這一點，因為它的科學目標是建立在哈伯太空望遠鏡的成果之上的。

但這兩臺太空望遠鏡其實具有不同的功能，哈伯主要以光學和紫外線波長來觀察宇宙，但韋伯卻是以紅外線觀測為主。根據宇宙的膨脹的原理，來自遙遠物體的光線會轉移到光譜中較紅的一端，即所謂的紅移。韋伯太空望遠鏡可以非常詳細地觀測到這種紅外光，並藉此揭示宇宙中一些最古老的恆星和星系之狀態。

韋伯與哈伯另一個區別：韋伯以繞日軌道運行，哈伯則是圍繞地球運行

除了觀測波段的不同外，韋伯太空望遠鏡和哈伯太空望遠鏡之間的另一個巨大區別是，韋伯太空望遠鏡會以繞日軌道運行，而哈伯則是圍繞地球運行。韋伯太空望遠鏡在發射之後會花30天時間，旅行近150萬公里，來到它的永久家園：拉格朗日點（太空中引力穩定的位置）。該望遠鏡於2022年1月24日抵達第二太陽-地球拉格朗日點（日、地間有5個類似地點），位於太陽的對面。這個軌道能使望遠鏡在繞太陽運行時與地球保持位置一致，可節省燃料。並能使韋伯的遮陽板的一面始終面對著太陽、地球和月球，阻止它們的熱量和光線影響望遠鏡的光學元件。但是，哈伯可以透過太空梭任務來進行維修，因為夠近。但韋伯太空望遠鏡因為在太遠的地方而無法維修。

韋伯大到需摺疊起來發射，再在太空中展開

為達到韋伯的科學目標需要非常大的望遠鏡口徑，大到無法裝入現有任何可運載火箭的鼻錐中（即整流罩）。韋伯的主鏡直徑超過6.5公尺（哈伯口徑約2.4公尺），面積約為25平方公尺，無法整塊裝入雅利安5號火箭整流罩，因此它被分割成18 個六邊形碎片，放在一個鉸鏈結構上，這樣它就可以摺疊起來發射，再在太空中展開。而這也是有史以來飛入太空的最大的鏡子。

此外韋伯的主要部件之一是巨大遮陽罩，這是一個菱形結構，面積大約是一個網球場。它需要被精心摺疊和包裝，以適應火箭可運載的尺寸。在太空中，遮陽板會膨脹、伸張，並分離成5個不同的層次以達到最好的隔熱效果。而要包在火箭裡頭並又能順利展開的確讓科學家傷透腦筋。

韋伯太空望遠鏡，拍攝出令人驚歎的天體照片

一旦韋伯太空望遠鏡發射成功，接下來，它將進行一系列的科學和校準測試，包括遮陽罩展開、望遠鏡展開、儀器開啟和望遠鏡校準。所以理想上，韋伯太空望遠鏡的最佳圖像將在發射後6個月左右才開始出現。儘管我們可能會在稍早的時候看到一些「第一道光」圖像。

然而，在我們可以安全地操作科學儀器之前，天文臺會逐漸冷卻到攝氏-233度之低溫工作環境，調試團隊將其所有的鏡子對準，並校準其科學儀器。為了使韋伯的主鏡段做為一個單一的光學系統，18個鏡段中的每一個焦距都必須對準近紅外光的一小部分波長，那即僅僅是奈米尺度，約為人類頭髮厚度的1/10000。

強大的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡也有望像其前身哈伯太空望遠鏡一樣，。對天文學家來說，幸運的是，哈伯太空望遠鏡目前仍然保持著良好的健康情況，很可能這兩臺望遠鏡將在韋伯望遠鏡頭幾年的生涯中一起工作。韋伯望遠鏡還將可查看開普勒太空望遠鏡所發現的系外行星，或者跟進地面太空望遠鏡的即時觀測。

好事多磨，韋伯望遠鏡的推出計畫一延再延

韋伯望遠鏡對於非天文學家來說，最為人所知的部分不是它的科學目標，或是器材的設計等等，而是計畫時程一直在推延，就連科博館科學中心3樓的宇宙奇航裡的介紹展板也跟著一變再變。

韋伯望遠鏡最初是訂於2007年升空，但從那時起，天文學家的耐心就受到數次 嚴峻的考驗。工程問題、政治決策的猶豫不決和專案管理問題無法整合，都導致了無數次的延誤。2011年7月，美國政客們威脅要取消對JWST的資助。經過幾個月的努力協調，計畫乃得以保存。然後在2018年3月，由於技術問題，JWST的發射又被推遲了。直到同年6月底，一個獨立的審查委員會才 建議將發射時間移至2021年3月。

而2020年，全球冠狀病毒（COVID-19）大流行影響了JWST計畫的進展，2020年 7月，NASA宣布新的發射日期為2021年10月31日。 儘管韋伯望遠鏡團隊在困難時期表現出了堅韌不拔的精神和決心，但推遲的情況還是沒有順利結束。  2021年6月，因爲運載火箭的問題將發射日期推遲到2021年11 月或12月初。然後在9月，美國航太總署和歐洲太空總署宣布了另一次延遲，因為韋伯望遠鏡本體還沒有從加州的原址運到歐洲太空總署在法屬蓋亞那庫魯的發射場。這兩個機構只好順延新的發射日期為12月18日，但惡劣的天氣又讓時間往後延宕。 最後，韋伯望遠鏡終於在2021年12月25 日發射。

韋伯的獨特設計和無與倫比的紅外靈敏度是為了解決懸而未決的天文學問題，為了提供一個新的宇宙觀，並以非凡的科學發現來啟迪我們的想像力。經過重重人世間困難的關卡之後，相信在尋求人類在宇宙空間中的地位方面，韋伯會有巨大進展。