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宇宙的奇跡發(fā)布時間: 11-0618:20產品經理,科學領域愛好者
30多年前，哈勃太空望遠鏡和五名宇航員一起乘坐發(fā)現號航天飛機發(fā)射升空。
彼時，全世界的工程師和天文學家，可能怎么也沒想到哈勃望遠鏡會成為人類歷史上，直到現在，最為強大的宇宙觀測工具之一。并且，成為地球眾多知名望遠鏡中，最為大眾所知的一臺望遠鏡。
也沒人敢想象，短短三十多年的運行，哈勃望遠鏡會在科學界激發(fā)出大約 18000 篇科學論文。
NASA后來自豪地還專門拍過一部叫“哈勃望遠鏡”的IMAX電影。
相比過往的地面望遠鏡，哈勃進入太空后給我們展現了完全不同的太空景象。
它的觀測顯示，宇宙中充滿了各種超大質量黑洞，和一種現在被稱為暗能量的神秘能量。
黑洞曾一度只是科幻小說和推測的產物，但哈勃的觀測將它們驗證為現實。
哈勃還幫助確定了宇宙的年齡。之前科學界只能大概猜測宇宙年齡在10到 200億年之間。
而哈勃望遠鏡觀測宇宙過去的光線，精確地揭示了宇宙從誕生到現在，年齡約為138 億年。
然而，哈勃不可能永遠在天上運行。
有新聞報道，哈勃的官方資金已于 2021 年 6 月結束。如果沒有增加，估計在 2030 年，哈勃的運行軌道將衰減，最終會穿越地球大氣層，墜入地球某一處無法預知的海面之下。就此默默結束它光輝無比的一生。
基于目前NASA的資金和軌道情況，專家認為哈勃最多還能使用五年。
不過，據說NASA現在拿到了新資金，可能讓哈勃望遠鏡得以修修補補，軌道再次提升，讓它的傳奇一生在未來得以繼續(xù)。
隨著哈勃似乎接近其使命的尾聲，世界各國也在迎來新的各種天文望遠鏡。
特別是下面這臺有史以來最大、最復雜的望遠鏡，它的功率將是哈勃望遠鏡的 100 倍，命中注定將進一步改變我們對宇宙的理解。
而它最初只是一款早早定于 2007 年就要發(fā)射的太空望遠鏡，當時預計耗資僅 5 億美元。
但經過 30 年的日益改進（放鴿子）和近100億美元的持續(xù)投入，知名“鴿王”詹姆斯韋伯太空望遠鏡，已經遠遠超出了其最初的設計。
現在它不僅是有史以來發(fā)射到太空最復雜的儀器，而且，也是人類史上最偉大的科技工程壯舉之一。前前后后數千工程師和機構參與其中，有的甚至都沒能看到它上天。
然而，韋伯望遠鏡并不是要取代哈勃望遠鏡。
兩臺望遠鏡實際上可以通過觀測宇宙電磁波頻譜的不同部分來實現互補。
我們都知道，人眼能看到的是有限的可見光波段，哈勃擅長在紫外線波段進行觀測，因此可以看到宇宙更多的信息。
而韋伯太空望遠鏡則主要用于觀測紅外線波段，這兩種都是人眼看不見的光線。
因此，韋伯就和哈勃實現了完美互補。
而有了下面這兩個主要組件，韋伯太空望遠鏡將能非常出色地觀測到紅外線波段光譜：
他們分別是網球場大小的遮陽罩，和令人驚嘆的 6.6 米金鈹鏡（可能是有史以來最貴最亮的鏡子）。
鈹是一種既耐用又輕的材料，當它被一層薄薄的金覆蓋時，可以更好地反射和檢測紅外光。
遮陽罩，顧名思義，是為了防止韋伯接收到太陽的紅外光線受到干擾。
所以，為了能夠探測到非常遙遠的宇宙星體的微弱熱信號，望遠鏡必須保持極低溫環(huán)境運作。阻擋住太陽輻射，意味著韋伯可以在約零下240攝氏度的環(huán)境中運行。
雖然遮陽罩對韋伯的數據收集至關重要，不過，它也是最令科學家異常擔心的地方之一。
數千個零件，包括 8 個電機，和139 個執(zhí)行器，必須完美運作，才能在發(fā)射到太空后自行展開遮陽罩上的五個覆膜。不像哈勃望遠鏡，這期間整個過程宇航員都不會過去，完全沒有人工幫助。
韋伯望遠鏡的最終停留點將是畫面中的 L2 軌道位置，這是距離地球約 150 萬公里的第二個拉格朗日點，離地球之遠大約是 地月距離的四倍之多（這就是宇航員無法幫忙的原因）。
在這個位置，太空望遠鏡的觀測視野不會受到太陽和地球的干擾阻礙，因此可以提供清晰的宇宙圖像供研究。
然而，在這個位置是有代價的。
宇航員無法一同過去施工和維修，這意味著韋伯望遠鏡只有一次機會，不成功便成仁（沒展開，100億美元就打水漂了）。
哈勃就不同了，因為繞地球運作，只比國際空間站位置高點，有問題了依然可以在五個不同的地球軌道位置讓宇航員上去維修。
事實上，如果沒有之前的多次維修，我們就看不到那么多震撼的哈勃照片。
哈勃望遠鏡最初發(fā)射時有個鏡子就有問題，一度導致它發(fā)回的照片很模糊。后來直到 1993 年才被修復，而這都在它發(fā)射3年后了。
那么韋伯望遠鏡如此被矚目的原因，自然是它最終會給我們帶來什么呢？
那就是萬眾期待的宇宙大爆炸后 產生的第一束光！?。?！
科學家推，大爆炸后24萬年到30萬年之間，伴隨著出現核聚變，在這期間宇宙才第一次出現光。而這道光目前穿越了整個宇宙，至今還存在于宇宙中。
哈勃的觀測能力雖然可以看到宇宙遙遠的過去，但仍然不夠遠。
現在借助韋伯的紅外探測能力，我們將能夠看到宇宙誕生后，那些最早形成的恒星和星系（為什么必須是紅外，看到后面你就知道了）。
目睹觀測到這些原始的宇宙星體，不僅有助于我們更好地了解星系的發(fā)展和起源，
還有助于我們更好地觀察所有星系不可避免的最終結局是什么樣子。
太空望遠鏡，本質上就是一臺能拍攝星系星體誕生，和結束的時間機器。
哈勃拍攝的超深空圖像，就曾為我們提供了人類有史以來拍攝的各種超清晰的太空照片。
在上面這張圖片中，圓圈標記的古老又遙遠的星系，就是因宇宙膨脹，發(fā)出的光波已發(fā)生紅移（紅移在物理學和天文學領域，指物體發(fā)出的電磁輻射波由于某種原因頻率降低的現象。在可見光波段，表現為光譜的譜線朝紅端移動了一段距離。即波長變長、頻率降低。有的會變成人眼看不見的紅外線），因此多呈現紅色。
作為暗能量的副產品，它們的光線波長被拉伸成了更長的波長。暗能量被認為是宇宙膨脹的罪魁禍首，而宇宙膨脹會讓宇宙最早產生的光，在138億年間波長被不斷拉長，也就是說發(fā)生了紅移。
所以想看到最古老的星系，就需要望遠鏡能夠捕獲比紅光波長更長的光。也就是說 ，需要具備紅外波段捕獲能力。
而詹姆斯·韋伯太空望遠鏡就專為這項工作而設計。
當然，韋伯的作用不止于此。
與此同時，科學家們也希望它能幫助我們收集系外行星和外星生命存在的證據。
未來不久，在幽冷寂靜的太空里，韋伯的電磁波咔嗒聲和呼呼聲，將源源不斷地傳回有關我們太陽系、外星系、以及在宇宙塵埃云深處形成的嬰兒恒星和行星系統(tǒng)的數據。
韋伯甚至會聚焦觀測人馬座 阿爾法星，那里是我們銀河系中心超大質量黑洞所在之地。
并且，從宇宙大爆炸誕生之后的每個階段的演變的景象，都將在韋伯望遠鏡中被觀測到。
而宇宙原初星系形成的最早階段，預計會特別有趣，比如，會有很多比太陽還亮數十億倍的各種宇宙爆炸大事件。
雖然多次延期，但韋伯望遠鏡目前已確定在今年 12 月發(fā)射，已組裝好運往發(fā)射地。
在部署、測試、安裝通信模塊和調整工藝之后，韋伯望遠鏡拍下的第一批圖像預計在發(fā)射后大約六個月傳回。
一旦來自韋伯望遠鏡的數據真的傳回，我們將會看到以前的望遠鏡，包括哈勃，所看不到的一大類新星系。
像任何偉大的天文工具一樣，韋伯望遠鏡注定能幫助人類回答，人類甚至還沒有想過要問的問題。
宇宙的第一個星系是什么，第一束光怎樣了，宇宙第一個星系如何死亡...等等
從太陽系穿越茫茫宇宙時空，韋伯太空望遠鏡這雙眼睛，
可能讓我們這一代人類，處在了最接近發(fā)現宇宙起源的時代。
