2022年12月14日|韦布空间望远镜周年：它为何如此卓越( 三 ) 2022年12月14日

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图：左与右分别是“斯皮策”上的红外阵列相机（IRAC）与韦布的中红外设备（MIRI）拍摄的大麦哲伦云（大麦云， LMC）星系内的一片区域的图像。二者观测波长几乎完全一样（8.0微米vs7.7微米），但韦布的图像的分辨率显然远超过“斯皮策”的分辨率。图片来源：[10]
韦布远离地球，它具有5层防护罩且其中的红外设备携带额外的制冷机，因此可观测的波长极限（28微米）远超过哈勃可观测的波长极限（不超过2.5微米），因此可以发现“哈勃”无法发现的众多对象，如深藏于星云中的原恒星。

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图：在韦布得到的船底座星云部分区域的近红外图像中，天文学家找到了此前未被“哈勃”等望远镜发现的二十多个喷流与外流。图中圈出的区域都被放大后置于右方。这些区域都显示出分子氢外流（molecularhydrogenoutflows），区域2还显示出喷流（jet）与弓形激波（bowshock）。图片来源：[11]
其次，在韦布之前，人类已发射了大量空间望远镜，这些望远镜覆盖了电磁波除射电波段之外的所有波段：伽玛射线、X射线、紫外线、光学（可见光）、红外线与微波。 [注4]以红外空间望远镜为例，早在1983年，人类就发射了“红外天文卫星（TheInfraredAstronomicalSatellite ， IRAS），它是人类历史上第一个红外空间望远镜。这些空间望远镜尤其是红外空间望远镜的研制与发射过程中积累的技术为韦布提供了大量正面经验。

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图：IRAS的艺术想象图。图片来源：[12]
以技术借鉴为例，韦布上的中红外设备（MIRI）采用的制冷机模式， “哈勃”的NICMOS在2002-2008年间就应用过；韦布的镜面镀上黄金薄层，增强反射率，此前的“红外空间望远镜”（TheInfraredTelescopeinSpace ， IRTS）与Akari卫星用过这个方案；韦布用铍铸造镜坯，以提高硬度、温度适应性并降低重量，此前“斯皮策”望远镜采用了这个方案。

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图：在执行X射线和低温测试之前，波尔航天公司（BallAerospace）首席光学测试工程师DaveChaney检查韦布的主镜面中的6片。图片来源：[13]
除了借鉴上述源自空间望远镜的方案之外，韦布还借鉴了地面大望远镜的多镜面拼接技术。这个技术是地面上10米级光学望远镜普遍采用的方案，一些6-8米级望远镜也使用这个方案。它也是未来的30-40米级地面光学望远镜的主流方案之一。因此我们可以说韦布是站在巨人肩膀上的巨人。

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图：韦布的主镜面由18块正六边形镜面拼接而成，每块镜面的边长约为0.75米，面积约为1.4平方米， 18块镜面的总面积为25.4平方米，拼接成等效口径约为6.5米的镜面。图片来源：[14]
韦布强大的第三个因素在于充分吸收了过去一些教训，尤其是“哈勃”的惨痛教训。当年工程师磨“哈勃”的主镜时的轻微偏差，导致“哈勃”的镜面无法精准聚光，从而导致所有仪器都受到影响，这不仅让NASA在后来付出了上亿美元的代价修复“哈勃” ，长期牺牲一个仪器占位（用于安装光学校正器COSTAR），还使哈勃的性能在1990年-1993年的3年间受到了很大负面影响。直到1993年年底， NASA的宇航员执行了维修计划，才让“哈勃”一雪前耻、直接封神。