耗资超100亿美元，韦伯太空望远镜发射升空

周玉利

其他适用话题 科技力量；集体智慧；仰望星空

时事引读

北京时间2021年12月25日20时20分，由数千名科学家与工程师花费20多年、耗资超100亿美元精心设计而成的詹姆斯·韦伯太空望远镜（本文简称“韦伯”），终于在法属圭亚那库鲁航天发射中心使用欧空局研制的阿里安5大型运载火箭发射升空，它的目的地是150万公里外的日地第二拉格朗日点（L2）。2022年1月4日，NASA（美国国家航空航天局）在官网宣布，詹姆斯·韦伯望远镜的五层遮阳罩已成功展开，标志着该望远镜的最复杂部署已经完成。据了解，这款人类迄今为止制造的最大、最复杂、最强劲、最具想象力的太空望远镜由美国国家航空航天局与欧洲航天局共同研制，性能和精度都遠超哈勃太空望远镜（本文简称“哈勃”），通过它我们有望观测到135亿年前宇宙的“模样”。预计2022年6月底前它将正式向地球发回第一批观测到的宇宙图像。

素材聚焦1 关于韦伯望远镜的硬核知识

韦伯的主镜直径6.5米，面积相当于一个网球场，由于过大，工程师们采用的方案是，将望远镜精心设计为18面六边形的金色镜片，这成为它最吸引人眼球的地方。

为什么是金色的？这不是为了美观。太空望远镜需要保持非常精确的形状，不能随着温度的变化改变形状；它还需要非常轻巧，以减轻发射负担。所以韦伯的镜面选用镀金的铍制作。铍是一种轻金属，而与钢相比更难变形，有非常出色的尺寸稳定性。由于它本身没有反射性，韦伯的主要任务是观测宇宙中的红外光谱，而黄金对红外光谱的反射性极好，于是在抛光的铍表面，涂了一层0.1微米厚的黄金。整个望远镜共用了48.2克黄金，大约相当于一个高尔夫球的重量。

那为什么又设计成18面镜片呢？韦伯距地球150万公里，一旦发射就没有机会被维修。所以，科研人员设计了可独立运转、自动对焦的小镜面解决这个问题，他们还可以从地球上远程纠错。此外，韦伯的主镜如果全部展开，面积达25平方米，无法塞进直径只有5.4米的火箭整流罩里。所以，韦伯必须像折纸一样可以在地面上折叠起来，放进火箭的整流罩升空，到了太空以后再展开。对研究人员而言，以遥控方式将进入太空的韦伯展开，使其每个部件完美就位，将是此次发射任务“最具挑战性的环节”。

韦伯旁边有个像盾牌一样的东西，它有什么作用？它是遮阳板。为了正常工作，韦伯的暗面需要保持在-233℃的低温下。假如没有这块日光盾，望远镜会被太阳光烤焦，有了它，就像给韦伯涂了一层50万SPF（防晒系数）的防晒霜。另外，和韦伯一样，这个遮阳板也是可折叠的，需要在太空里缓慢展开才能正常工作。

为什么韦伯要飞到日地第二拉格朗日点？在拉格朗日点，重力使物体步调与地球绕太阳的旅程一致。换句话说，拉格朗日点是重力稳定点，是宇宙中最佳的“停车位”之一，可在不消耗太多燃料的情况下保持相同的相对位置。太阳和地球之间的日地拉格朗日点一共有5个，分别被标记为L1～L5。其中在距地球150万公里的L2，地球会挡住太阳。由于韦伯的工作需要尽可能避免太阳、地球和月球的影响，所以选择了L2。

素材聚焦2 与哈勃望远镜的区别

两台望远镜最大的区别：哈勃太空望远镜是光学望远镜，韦伯太空望远镜是红外线望远镜，光学望远镜是以收集可见光的方式来观测宇宙，而红外线望远镜是以收集不可见的红外线的方式来观测宇宙。红外线波长超过可见光，具有热效应，凡是温度高于绝对0℃的物体都会产生红外线，也就是说，即便是在漆黑的夜空中，任何物体都可以被看到。

此外，与哈勃相比，韦伯性能更优：哈勃直径2.4米，韦伯直径 6.5米，有更大的集光区，比哈勃看得更深更远；哈勃在距地球大约570公里的轨道上运行，而韦伯将在150万公里之外运行；韦伯精度极高；韦伯反射面积是哈勃的6倍，灵敏度比哈勃高约100倍。总之，通过韦伯，我们可以看到哈勃无法观察到的过于黑暗的天体，看到宇宙中最久远的事件和最遥远的物体，能清晰辨认40公里外的一枚硬币，能观测到宇宙大爆炸所产生的第一缕阳光。

素材聚焦3 被戏称为“鸽王”的望远镜

韦伯因其研发周期长、耗资巨大而闻名于世，被戏称为“鸽王”望远镜。实际上，早在哈勃升空前一年（1989年），韦伯太空望远镜项目就已经被提出来了。从1996年开始，NASA邀请各大公司来参与投标这种复杂的“下一代太空望远镜”的研制。经过激烈角逐，TRW（美国天合公司）于2002年获得NASA授予的合同，韦伯太空望远镜的建造就此正式启动。根据最初设想，韦伯的发射时间定在2007年，但随即就被推迟了。哈勃计划于2010年被航天飞机带回地面，“继任者”韦伯的发射时间也被定在2010年左右。但后来由于TRW被收购、项目超支、新冠肺炎疫情等种种因素，韦伯的发射时间一拖再拖，直到2021年。即使在发射前夕，韦伯依旧将“鸽王本色”发扬到底。2021年11月22日，NASA发布消息称，由于在与运载火箭的连接过程中有一条夹带意外松开，导致整个望远镜产生了震动，原定于12月18日的发射时间被再度推迟到12月22日。

素材链接 中国“巡天”升空在即，将打破西方定论

目前，为了开展深空探测，中国为天宫空间站设计了专门的巡天光学舱平台，该平台所搭载的望远镜口径达2米，虽然在性能上比不过韦伯，但已经实现了与哈勃齐平，在视场上甚至比哈勃大200多倍。根据规划，巡天光学舱平台将于2024年前后，由长征5号B型火箭搭载入轨，预计在太空中停留10年。巡天光学舱将用于研究天体的形成与演化、研究暗物质暗能量以及宇宙学研究，此外，巡天光学舱兼具天地观测的能力，西方之前的“天地观测不可兼得”定论，也将随着巡天光学舱的升空被打破。

【考场仿真试题】请结合以上材料，以“梦想永不止步”为话题，写一篇不少于800字的文章。

【范文片段示例】两千多年前，我国诗人屈原就以长诗《天问》对天地、自然和人世等一切事物现象进行想象与发问，从宇宙之本源到星辰之往亘，后人也在不断问天看天。如今，韦伯望远镜前往太空，中国的“巡天”也将在未来走进太空，探索无止境，梦想不止步。我们只有向着高峰不断进发，才能抵达一个又一个新的高度，收获更远的星辰、更美的风景，解开更多的奥秘。

（詹姆斯·韦伯太空望远镜主镜）

（哈勃太空望远镜主镜）