百万英里外的太空望远镜JWST

詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST)于2021年12月25日从欧洲宇航局法属圭亚那发射升空，它实际上是一个红外空间天文台。运载工具是欧洲的阿利亚娜5型火箭。看来西方国家是竞争归竞争，合作归合作，经典的一码归一码。JWST离开地球后要在太空中＂奔波＂100万英里，耗时一个月才能到达预定位置。
 
阿利亚娜5型火箭升空的雄姿

 
JWST（见上图，JW指的是James Webb，美国第二任宇航局局长），耗资100亿美金（10 billion dollars) ，是目前人类部署最远最强大的太空望远镜，能以高分辨率接受和处理来自13.5 billion 年之前（135亿年）的信号，让人类直接清晰地看到宇宙的边沿。从另一个角度看它是一个Time Machine（时间机器），通过JWST可以纵观宇宙从大爆炸到今天的历史，尤其是第一批星系形成的过程，让科学家们从＂盘古开天地＂以降，用高清红外成像来一趟时间旅行，一镜看破＂红尘＂。这也是继哈勃太空望远镜启用后，位于哥斯达黎加的阿雷西博射电天文望远镜逐渐被淘汰废弃的又一原因（阿雷西博望远镜建成于1963年，口径为305米，世界上最大单孔径望远镜，该记录2016年7月被中国的500米口径球面射电望远镜打破）。

 
未折叠的JWST和发射舱的比例图（以人的大小为参照）

 
整流罩中折叠状态下的JWST

 
JWST的控制中心设在美国马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所

从上个月发射到现在，JWST仍在奔往目标轨道的途中，直径6.5米的镜面已从折叠状态完全展开，它背面的五层隔热伞也已展开。JWST的灵敏度是如此之高，不得不加装薄膜金属隔热结构以屏蔽来自太阳，地球和月亮的热能。按天文学的＂讲究＂，科学家们要把JWST送到一个称之为＂L2＂的空间点（Lagrange Point 2），该位置距离地球约100万英里。运载卫星在那里机动后，使JWST运行在以这个点为圆心的轨道上，轨道平面垂直于它绕太阳公转的平面。JWST镜面指向外太空。到达该轨道的时间是2022年1月24日。

 
JWST围绕L2公转的同时，又随轨道平面伴地球绕太阳公转，复杂吧。说的直白一点，它就是地球远在百万英里之外的同步卫星。据说，在L2如此这般运行的物体非常稳定，几乎不再需要能量来校正运行轨道，是一劳永逸之举，JWST被送到这么远的另一个主要原因是那里很＂cool＂（-225°C）。上图中地球边上的小黄圈是月球轨道（半径约为24万英里）。月球和JWST的轨道平面彼此垂直，保证了JWST与地球的通信畅通无阻。

 
JWST发射升空后在太空中机动示意图。它不像哈勃太空望远镜（位于距离地球340英里的空间，镜面直径2.4米，约为JWST的三分之一），万一出故障可以派宇航员去修理，JWST则必须做到万无一失，包括它的上百个步骤的太空机动，上图中每一步的每一个细节都必须成功，否则是不可能派人前去补救的，如有任何失败100亿美元就在太空中打水漂了。

 
JWST在到达目标轨道的途中，这是NASA的太阳系天体实时位置动画截图，可见JWST与太阳，地球和月亮的相对位置。

 
等到JWST奔波到位，科学家们对其调试校正后，就可以正式开张了。那时，它会比哈勃太空望远镜看得更远更清晰，一幅幅宇宙大爆炸初期的行星，恒星和星系高清图像会让我们重新认识宇宙起源，让我们拭目以待（所有图片来自NASA网站）。

 

迎接135亿年前天外来客-JWST已就位