探索宇宙起源：百亿美金“鸽王”韦伯的背后故事( 二 ) 文丨硅谷101（ID：svstyle）

第一个目标是探测宇宙第一代天体的信号。在宇宙大爆炸刚结束时，第一代恒星、星系以及活跃黑洞的信号。
第二个目标是限制星系的诞生和演化。主要是研究在宇宙不同时期，星系的各种特性及演化学上的关系。
第三个目标是探索一些恒星，以及周围原始星系盘的诞生。这也是之前太空望远镜观测不了或者说限制不够强的一个领域。
最后一个是望远镜也可以对太阳系内的行星进行观测，包括木星、土星、天王星、海王星等。同时它还可以观测太阳系外周围恒星的行星。在银河系中有很多恒星，在恒星周围也会有类似太阳系这类的系统。
科学家对这些太阳系外行星系系统里面，行星的各种特性非常感兴趣。大家会想那里的行星上会不会有什么大气，或者生命。这是非常令人兴奋的话题。
龙凤：这方面也是我工作的重点。我工作的方向大概就是去探究，为什么不同种类的行星系统可以形成，以及为什么它们跟我们太阳系不一样。詹姆斯韦伯在这方面会做出很瞩目的成果。
我想问一下建伟，可以给大家介绍一下红外天文学在过去几十年的发展吗？为什让它上天，会有这么突出的效果？为什么我们地面望远镜或者其它手段不能实现？
【探索宇宙起源：百亿美金“鸽王”韦伯的背后故事】吕建伟：红外天文学的发展是一个非常庞大的话题，大概有几个世纪的历史，我只能从最简单的内容开始讲。
为什么要把红外望远镜放到太空中，而不是造好放在地球上？这是因为从地球上直接观测红外线特别难。地球大气层本身就有辐射很强的红外辐射线。地面上无论白天黑夜，天空一直很亮。红外波端保持很亮的状态，就很难甄别出微弱的天体信号。
这个不取决于有没有太阳，本身大气一直在辐射。你在白天晚上看天空，如果在红外波段的话，就一直就亮得跟白天似的。在这种环境下去搜索遥远天体的红外信号，就非常困难。因此不能在地面上做这件事情。
龙凤：我想用哈勃类比一下。哈勃是放在近地的轨道，韦伯这次放在L2 ，会离哈勃的轨道会远很多。地球大气的红外辐射，是导致我们要把韦伯望远镜放那么远的主要原因吗？
吕建伟：是的。詹姆斯韦伯在红外波段需要非常灵敏，所以要一个非常冷的环境。它最终要到达的运行点，拉格朗日L2的环境温度是零下223度，周围的物质也非常稀薄，所以本身在周围环境里红外辐射就非常低了。
詹姆斯韦伯所需要的科学观测条件，只是把望远镜放在那里也不够。地球大气有红外辐射，在红外波端能看到一个很亮的地球和太阳。
所以詹姆斯韦伯做了一个非常大的太阳能遮阳板。它既是一个太阳能电池，也是遮阳板，有五层。遮阳板的存在，保证望远镜及其所有的仪器，永远不会被太阳或地球照射到。

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图｜网球场大的太阳能遮阳板图源：NASA/ChrisGunn
它背对着太阳被遮阳板挡住的那一面的温度非常低。它的温度只有零下234摄氏度左右，大概是绝对零度以上40度。它当中有一个叫MIRI的仪器，工作温度低至7k即零下266摄氏度。团队用了很先进的技术来保证，它能一直在这种低温下保持正常工作。
跟哈勃太空望远镜相比，因为哈勃主要在紫外到近红外波段工作，所以它对温度或者说地球大气，及周围天体的红外辐射不是很敏感。它在近地轨道也可以进行一些正常的运行。