钱江晚报·小时新闻记者郑琳
12月25日，美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯·韦伯太空望远镜在，成功搭乘欧洲航天局的阿丽亚娜5号火箭从法属圭亚那基地发射升空。
这是人类历史上最强太空望远镜，历时25年、耗资亿美金建造。这台太空望远镜的升空，正式开启探索宇宙起源奥秘和寻找系外行星的使命。
这个新的太空望远镜能为人类带来什么？为什么它如此昂贵和复杂？
为什么韦伯望远镜是金灿灿的？
韦伯望远镜最引人注目的就是它那金黄色的六角形镜面。为什么它是金色的？
因为，望远镜的镜面是镀金的铍制作的，这非常非常昂贵。很显然，这不是为了美观。
太空望远镜需要保持非常精确的形状，不能随着温度的变化改变形状。它还需要非常轻巧，以降低发射负担。
铍是一种轻金属，原子量仅为4，它比石英玻璃还轻得多，而石英玻璃是传统的镜面材料。
铍元素在元素周期表中的位置
虽然铍的强度不如钢，但是在它断裂前，是更难变形的，因此用它制作的望远镜，有非常出色的尺寸稳定性。
虽然铍又轻又强，但是它本身没有反射性，做一面镜子怎么能没有反射性呢？这就需要黄金了。
其实黄金并不是我们常见的反射材料，因为它对可见光的低频部分反射能力很差，这也是黄金为什么看起来是“金色”的原因。
但是，黄金对红外光谱的反射性极好，而韦伯望远镜在太空里最主要的任务，就是观测宇宙中的红外光谱。
此外，金是惰性元素，它长时间在太空里也不会变色和失去光泽。
所以，在抛光的铍表面，再涂一层0.1微米厚的黄金，这面价值连城的“镜子”就做好了。整个望远镜用了48.2克黄金，大约相当于一个高尔夫球的重量。
为什么韦伯望远镜做成18个六角形？
网络上有一张很火的九宫图，表达了科学爱好者对韦伯望远镜的热衷——
这是今年最流行的圣诞/跨年礼物的样子，和韦伯望远镜长得一样的金色六角形挂坠、披萨饼、蛋糕……
为什么韦伯望远镜要做成这样呢？
18个六角形的小镜子都可以独立旋转，可以自行调整焦点，它的调整精度可达到头发丝的万分之一。
很多年以前，哈勃望远镜刚开始工作的时候，由于它的光学系统出了一些问题，使得传回来的图片比较模糊，就好像我们患了近视眼一样。后来是由宇航员上天给它戴了“眼镜”，调整了焦距才解决了哈勃望远镜的“近视”问题。
哈勃望远镜是在近地轨道上的，宇航员有机会上天去修。而韦伯望远镜距离地球万公里，一旦发射就不再有机会被维修。所以，科研人员设计了可独立运转、自动对焦的小镜面解决了这个问题，科研人员还可以从地球上远程纠错。
此外，韦伯望远镜的口径有6.5米，如果全部展开，面积有25平方米。这么大的望远镜，无法塞进直径只有5.4米的阿丽亚娜5号火箭的整流罩里。所以，韦伯望远镜必须像折纸一样可以在地面上折叠起来，放进火箭的整流罩升空，到了太空以后再展开。
为了能折叠到需要的尺寸，将它设计成了18个小六角形。
为什么韦伯望远镜要做得那么大？
韦伯望远镜（右）和哈勃望远镜以及人类的大小对比
韦伯望远镜的口径是6.5米，而哈勃望远镜的口径是2.4米。为什么它要造得那么大呢？
因为韦伯望远镜要观测的远距离恒星，是非常非常暗的。假设你有一个5瓦的小灯泡，把它放到月球上去，韦伯望远镜要观测的恒星的亮度，大约是这个月球上的小灯泡的1/20。
要看到这么暗的星星，望远镜必须足够大。这就好像用水桶装雨水一样，水桶口径越大，就有越多的雨水落入桶中。
那么25平方米的韦伯望远镜，在太空里能接到多少“光滴”呢？大约每秒收集一个光子。
要理解每秒1个光子的概念，想象一下你在夜晚看星星，夜空中最亮的星星，大约每秒有万个光子进入你的眼睛！
也许有人会问，既然如此，为什么不造得更大一点呢？
理论上当然是越大越好，但是，望远镜每增加一点重量，将它发射入太空的成本和难度就会急剧飙升！
人类为了送这25平方米的望远镜上太空，已经耗费了25年，亿美金，可见，哪怕再增加一点点都是不可操作的了。
未来，科学家期望能够在太空里建造望远镜，这样就能摆脱地球引力的束缚了。
韦伯望远镜旁边有个像盾牌一样的东西，它有什么作用？
它是遮阳板，完全展开以后有大约一个网球场的大小。
巨大的遮阳板
这个遮阳板厚得像一块盾牌，就像给望远镜涂了一层50万SPF的防晒霜。
为了正常工作，韦伯望远镜的暗面需要保持在-摄氏度的低温下。更夸张的是，望远镜还有一个叫MIRI的部分要运行在-.5摄氏度的超低温下，已经接近绝对零度了。
假如没有这块日光盾，望远镜会被太阳光烧焦。
韦伯望远镜的遮阳板需要轻便、坚固、抗太阳辐射降解。为此，科学家选择用一种叫卡普顿塑料的材料来制作遮阳板，一共做了5层，在每层卡普顿塑料上涂有纳米厚的铝涂层，这样，遮阳板就具有很好的反光性，可以将大部分热量反射回去。5层遮阳板之间是有空隙的，这样就不会使得热量有机会通过接触传导。
另外，和望远镜一样，这个遮阳板也是可折叠的，它们需要在太空里缓慢展开才能正常工作。
韦伯望远镜的展开
展开韦伯望远镜是航天科学家们做过的最复杂的航天器动作，如果成功，将成为推动工程学进入新领域的完美案例。
在发射后不久，韦伯望远镜的太阳能电池板将被展开用以供电。
大约2小时后，打开高增益天线用于通信。
约12小时后，有一个重要的引擎点火，将韦伯望远镜送上正确的轨道，飞向目标。
2.7天后，韦伯望远镜将开始展开遮阳板。遮阳板组件有个释放机构，大量的轴承、弹簧和齿轮，以及总长英尺的90条电缆。
随着遮阳板展开，光学原件也开始展开到位，这时候已经是发射后的第29天了。
但一切还没有完成，科学家们还要通过精细的调整布局，才能形成一个完美的太空望远镜。
幸运的话，我们将在6个月后看到由韦伯望远镜传来的第一批图像。
为什么望远镜要飞到2号地日拉格朗日点？
拉格朗日点也叫平动点。
一个小物体，在两个大的天体的引力作用下，可以找到几个引力平衡的位置，在这些位置，小物体相对两个大的天体基本保持静止。这种位置就叫拉格朗日点。
太阳和地球之间的地日拉格朗日点一共有5个，分别被标记为L1-L5。
地日拉格朗日点
其中在L2的位置，地球会挡住太阳。由于韦伯望远镜的工作需要尽可能避免太阳、地球和月球的影响，因此选择了L2。
韦伯望远镜能看多远？
太空望远镜实际上是一台“时光机”，因为当我们观察到遥远的星系时，看到的是它过去的状态。
远方的恒星，和我们的距离都以“光年”为单位。宇宙里距离我们最近的恒星——比邻星，也有4光年。那意味着光从那里传播到地球要4年，我们看到的是4年前的比邻星。
宇宙中最近的星系是大犬座矮星系，距离我们2.5万光年，所以我们看到的大犬星座其实是它在2.5万年前的样子。
韦伯望远镜可以观测到距离地球70-亿光年的恒星，而宇宙的年龄大约就是亿年。
所以，在宇宙诞生初期，第一批恒星发出的微弱的红外光，能被韦伯望远镜看到。通过韦伯望远镜，人类能窥探到宇宙的婴儿时代。
此外，通过韦伯望远镜能研究系外行星，分析它们的成分。
目前为止，人类对于其他星系的行星，只能探测到“有没有”的程度。而韦伯望远镜，将在研究系外星系的大气层过程中扮演重要角色，将会是第一个探测最遥远星系生命的望远镜。
也许，人类在太空中会找到另一个像地球一样的宜居星球，或是发现外星文明。
本文为钱江晚报原创作品，未经许可，禁止转载、复制、摘编、改写及进行网络传播等一切作品版权使用行为，否则本报将循司法途径追究侵权人的法律责任。
