恒星|韦布和它的太空“战友”们

◎采访人员吴纯新通讯员高翔
科学家给了它一双“大眼睛” ，它决心去往遥远的地方，探知浩渺宇宙的微妙波动。
2021年12月25日，迄今为止体积最大的空间望远镜——詹姆斯·韦布空间望远镜（以下简称韦布望远镜）升空，将于不久后到达距离地球150万公里的第二拉格朗日点。
苛刻工艺致使发射推迟14年
“韦布望远镜之大，不仅是体积大，更是功能集大成者。 ”华中科技大学天文学系副教授张华年说，该望远镜的主镜直径达6.5米，有效面积25.4平方米，由18块边长约0.75米，面积约1.4平方米的正六边形小镜面拼接而成，重约6.5吨，副镜则为直径约0.74米的圆形镜面。
为阻止外来热量及仪器自身产生的热量所造成的红外线污染，天文学家给韦布望远镜装上了5层“遮阳伞” ，每层长约21.197米、宽约14.162米，大小如网球场，厚度近乎头发丝。
同时，为提高镜面反射能力，工程师在主镜上镀了一层厚度仅为头发丝十分之一的“土豪金” 。
韦布望远镜空间分辨率达到0.1角秒，工作波长范围位于近红外和中红外波段（0.6—28.5微米），设计服务年限5—10年。
张华年介绍，受运载火箭大小限制，韦布望远镜必须折叠起来才能塞进火箭，在航行中一步一步慢慢展开，这对加工工艺要求几近苛刻，导致望远镜发射推迟14年之久，最终预算超过100亿美元。
他表示，韦布望远镜主要由4个探测仪器构成，即近红外照相机、近红外光谱仪、中红外设备、近红外成像器与无缝光谱仪。
其中，近红外照相机和中红外设备主要由美国亚利桑那大学领导设计。
此前在该校读博的张华年，曾与领导设计这两个仪器的教授，对仪器的设计和工作流程进行过交流。他表示，近红外照相机可以帮助韦布望远镜完成最重要的探索任务，再由可同时观测100个物体的近红外光谱仪来认证近红外照相机拍摄到的“奇异”天体；中红外设备则集合中红外相机与中红外光谱仪于一体，无缝光谱仪能极大提高望远镜对多天体的探测效率。
探寻宇宙大爆炸后“第一缕光”
张华年直言，筹备近30年，等待14年之久的韦布望远镜，其科学目标极其宏大。韦布望远镜志在寻找宇宙大爆炸后“第一缕光” ，即第一代星系、恒星或亮物体。
若韦布望远镜探测到第一代星系，结合其他望远镜对宇宙不同时期各类星系的观测，天文学家就能研究星系是如何一步一步成长的，从而描绘出星系演化的完整图景。
同时，韦布望远镜也可探测一些正在形成的恒星系统。在活跃的恒星系统中，其外围会先形成气体与尘埃构成的冷盘，冷盘内正在形成类似地球与木星的行星，它们发出的辐射集中在红外区域，但极其微弱。由于韦布望远镜所在的空间背景“噪声”极低，加上相比哈勃望远镜更大的口径，可以展示更多冷盘细节，揭露恒星形成的“真实面貌” 。这对研究恒星形成、恒星原初质量函数等具有划时代意义。
此外，韦布望远镜还可以测量太阳系及系外行星的物理和化学参数。对一些特殊恒星系统来说，如其中某些行星遮住了母恒星，韦布望远镜就可捕获母恒星被行星大气折射的星光，据此分析行星大气的化学成分和物理参数，甚至确定行星上是否存在液态水，是否适合生物生存，为人类寻找外来文明提供更多可能性。
各望远镜波长不同功能迥异
使命不凡，战友同在。仰望星空，还有一些“大眼睛”正在紧张工作，试图“看”得更远、“看”得更清。