【原】​詹姆斯·韦伯望远镜升空，豪赌100亿美元，屡次推迟发射，厉害在哪里？

为了看到宇宙的尽头，为了寻找另外的地球，2021年12月25号，晚7:20，詹姆斯·韦伯望远镜在法属圭亚那库鲁航天中心，由阿里亚娜火箭发射升空。

韦伯望远镜，在推迟了N次发射以后，终于升空了。

这个望远镜实在是太难搞了，研制复杂，组装复杂，轨道维持都不容易。

望远镜最重要的两个指标，一个就是看得清楚，还有一个就是看得远。

但是呢，测量距离要两个点三角测量，望远镜一个点没有办法分辨物体的远近，只能看到一个视张角。

就比如说，太阳跟地球的距离是1.5亿公里，但是月亮距离地球只有38万公里，两个看起来是一样大，就是因为视张角是一样的。

用视张角表示的望远镜分辨率，又被称为角分辨率。

哈勃望远镜，它的角分辨率就是50豪角秒。

▍望远镜的角分辨率。

望远镜的角分辨率主要是望远镜的口径所决定的。

在科学计量上，角度的划分是这样的，一个圆周360角度，1角度等于60角分，1角分等于60角秒，1角秒等于1000毫角秒。

天文学家用来计算望远镜分辨率的道斯极限公式，R=11.6/D。

11.6是一个和观测光线波长有关的值，R是角分辨率，单位是角秒；D是望远镜镜头直径，单位为厘米。

韦伯望远镜主镜张开直径有6.5米，如果按照这个公式，比哈勃望远镜的分辨率要高了三倍。

但是，实际上望远镜的光线聚焦方式，也会影响望远镜的清晰度。

▍为什么詹姆斯韦伯望远镜长得很奇怪，像一把大伞？

我们知道，光线聚焦有两种方式，一种就是通过透镜来折射，还有一种是通过镜片反光聚焦。

所以望远镜分成折射式望远镜，以及反射式望远镜。

折射式望远镜，镜片有一定厚度，对光线有一定的衰减，所以对清晰度有影响。

反射式望远镜不会造成光线的衰减，是比折射式望远镜更好的一种望远镜。

詹姆斯·韦伯望远镜就是一个反射视望远镜，它张开以后像那个伞面一样的，就是它的反射镜。

▍屡次推迟发射到底是为什么？

詹姆斯韦伯望远镜从1996年开始研制，原定于2007年发射。

因为整个研制过程太复杂了，中间出了很多问题，所以一直推迟到现在。

原定研制计划预算是5亿美元，后来屡次增加投资，最终完成时耗资96亿美元。

为了降低望远镜主体的重量，它的主反射镜使用的材料是金属铍。

为了完美反射光线，抛光精度要达到10个纳米。而且为了控制主镜在工作时产生的畸变，在主镜的背后还有7个电子仪器来测量、调控组镜的曲率。

铍的价格非常昂贵而且有剧毒，所以在制造的过程中必须有防护，而且要非常仔细操作。

但铍的物理性质很好，密度只有1.85，比强度是所有金属材料中最高的。比强度的排名来说，铍第一，其次才是钛，再次才是铝，最后才是钢。

为了把这个反射镜装进卫星的整流罩里，设计成了18块可以折叠的形式，到太空中以后再张开。

但是在地面上的时候它是18块分开测试的，由于没有办法完全模拟在太空中展开的情况，所以这个测试也用了很久。

原定今年10月份就要发射的，后来屡次推迟。

原因就是这次发射必须慎之又慎，必须一次性成功，如果再出问题就没有办法维修了。

詹姆斯·韦伯望远镜定点位置在地球和太阳之间的拉格朗日二点，这个点距离地球有150万公里。

哈勃望远镜就是因为出了点问题，第1次发射到太空上的时候，看星星是模糊的，变成了一个近视眼。

后来派航天飞机去修了几次，才把它修好，但是哈勃望远镜距离地球只有570公里。

载人宇宙飞船目前还没有办法飞到距离地球150万公里的地方。

▍为什么要距离地球这么远？

詹姆斯·韦伯望远镜有两大主要任务，一个是观测宇宙的边缘，另一个是寻找围绕恒星运行的行星。

这两个观测任务都是在寻找比较暗的光线，也就是说在红外波段的光线，为了收集到更多红外光线，还在反射组件上面镀了一层黄金，所以看起来是金黄金黄的。

我们知道在宇宙的边缘，由于宇宙的高速扩张，138亿光年远的星系都在做远离地球的运动，远离的速度已经接近光速，星体发出来的光线因为红移的原因，变得非常的暗淡。

在宇宙的边缘，隐藏着宇宙大爆炸不久后宇宙的真面目。

宇宙大爆炸到底是不是真的？还是只是人类的臆想？这是人类最想了解的内容之一。

詹姆斯·韦伯望远镜，就肩负着揭开这个秘密的使命。

接收幽暗光线的仪器必须非常灵敏，而且要冷却到接近于绝对零度。

所以，詹姆斯韦伯望远镜必须远离地球这个热源，同时还要屏蔽掉太阳的热量，所以望远镜的主体要躲在一个巨大的遮阳伞后面。

詹姆斯·韦伯望远镜的观测波段主要在0.6-28.3微米的频段。采用了一系列先进的措施以后，它的观测精度可以达到10倍的哈勃望远镜的精度。

望远镜定点在拉格朗日2点，正好和地球同步围绕太阳运转，可以保持和地球恒定的通信距离。

▍围绕拉格朗日二点的轨道也很特殊。

拉格朗日二点是一个不稳定的平衡点，望远镜只能围绕拉格朗日二点做圆周运动，这个轨道被称为晕轨道。

我们国家发射的嫦娥4号降落在月球背面，就是靠运行在地球、月亮拉格朗日二点的鹊桥中继卫星，进行中继通信的。

鹊桥中继卫星也是在一条晕轨道上。

这个晕轨道是一个非常复杂的三维曲面，必须不停的进行轨道维持。

以前发射的所有望远镜都不用做这么复杂的轨道维持。

所以，这100亿美元一旦打出去，要么就是100%成功，要么就是打了水漂，所以慎之又慎。

用一句打牌时的术语，就是梭哈了，全靠这一把。