詹姆斯·韦伯太空望远镜将以全新视角揭示宇宙的奥秘
詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope，简称JWST）作为继哈勃太空望远镜之后的又一项里程碑式的天文观测设备，凭借其先进的技术和独特的观测能力，确实为揭示宇宙的奥秘提供了全新的视角。
1. 卓越的红外观测能力
JWST主要在红外波段进行观测，这一特点使其能够穿透宇宙中的尘埃云，观测到被光学望远镜（如哈勃）难以捕捉的天体和现象。
恒星和行星形成区：在分子云和星际尘埃中，新恒星和行星系统正在形成。红外观测能够揭示这些区域的细节，帮助科学家理解恒星和行星的诞生过程。
高红移星系：红外波段适合观测高红移天体，即那些距离我们极其遥远、光线经过宇宙膨胀而变红的星系。JWST能够捕捉到这些早期宇宙的星系，提供关于宇宙早期结构的信息。
2. 深入探索早期宇宙
JWST具备观测宇宙早期（大爆炸后几亿年）的能力，有助于回答关于宇宙起源和演化的关键问题。
第一批星系和恒星：JWST能够探测到形成于宇宙诞生后不久的第一批星系和恒星，帮助科学家们了解这些天体如何形成和演化。
宇宙重离子化时代：通过研究早期星系的光谱，JWST可以提供关于宇宙从中性状态过渡到电离状态的信息，这一过程被称为重离子化时代。
3. 系外行星和生命迹象的探索
JWST在系外行星研究领域也有显著贡献，尤其是在寻找潜在生命迹象方面。
大气成分分析：通过凌日法观测，JWST能够分析系外行星大气中的化学成分，如水蒸气、甲烷、二氧化碳等，这些信息对于评估行星的宜居性至关重要。
气候和天气模式：JWST的数据有助于建立更精确的行星气候模型，理解这些行星的气候条件和潜在的天气模式。
4. 星系演化和宇宙结构
JWST的高分辨率成像能力使其能够详细研究星系的结构和演化过程。
星系合并与互动：通过观测星系之间的合并和互动，JWST帮助科学家们了解这些事件如何影响星系的形态和恒星形成率。
暗物质和暗能量的影响：尽管JWST主要通过红外观测，但其对星系分布和演化的研究间接提供了关于暗物质和暗能量影响的线索，深化我们对宇宙大尺度结构的理解。
5. 星际介质和化学元素的研究
JWST能够深入研究星际介质中的化学成分和物理状态。
复杂分子的探测：JWST的光谱仪能够识别和分析星际介质中的复杂有机分子，这对于理解星际化学过程和生命起源具有重要意义。
恒星风与超新星遗迹：通过观测恒星风和超新星遗迹，JWST帮助科学家们研究恒星生命周期末期的物质释放和星际介质的再循环过程。
6. 前所未有的分辨率和灵敏度
JWST配备的主镜直径达6.5米，是哈勃的约2.7倍，极大地提升了其分辨率和灵敏度。
更清晰的图像：更大的镜面和先进的光学系统使JWST能够捕捉到更清晰、更详细的宇宙图像，揭示之前无法分辨的细节。
更深的观测：JWST的高灵敏度允许其观测到更暗、更遥远的天体，扩展了我们对宇宙的可观测范围。
7. 跨学科的科学影响
JWST不仅在天文学和宇宙学领域产生深远影响，其研究成果还对物理学、化学、生物学等多个学科提供了宝贵的数据和见解。
生命起源研究：通过分析系外行星大气中的有机分子，JWST的数据有助于探索生命在宇宙中的潜在存在。
物理过程理解：JWST观测到的星系和恒星形成过程中的复杂物理现象，促进了对宇宙基本物理过程的理解。
8. 持续的科学发现潜力
JWST的任务预期持续至少十年，其丰富的观测时间和多样化的观测项目意味着未来将有更多的突破性发现等待揭示。
动态事件捕捉：如超新星爆发、伽玛射线暴等动态天文事件，JWST有能力实时捕捉和分析，提供关于这些高能现象的新见解。
多波段协同观测：与其他望远镜和探测器（如詹姆斯·韦伯太空望远镜的协同工作）结合，进行多波段观测，提供更全面的宇宙图景。
总结
詹姆斯·韦伯太空望远镜凭借其先进的红外观测技术、卓越的分辨率和灵敏度，以及广泛的观测能力，正在以全新的视角揭示宇宙的诸多奥秘。从探索早期宇宙、研究恒星和行星的形成，到分析星际介质的化学成分，JWST正在推动天文学和宇宙学的前沿研究，带来前所未有的科学突破。随着观测任务的持续进行，JWST有望解答许多关于宇宙起源、演化以及生命存在的关键问题，进一步深化我们对宇宙的理解。
经过长时间的延迟，下一个将取代哈勃的大型太空望远镜预计将于 2021 年 12 月 22 日发射：詹姆斯韦伯望远镜。它是 NASA（ 美国宇航局 ）、ESA（ 欧洲航天局 ） 和 CSA（ 加拿大航天局 ） 之间的联合项目。
根据计划，原本应该在12月18日发射。根据美国宇航局的信息，由于 将詹姆斯韦伯太空望远镜固定在运载火箭上的夹带突然意外释放，导致设备产生振动。现在正在进行额外的测试 检查 ，以确保望远镜在该事件中没有损坏。
此次发射将使用 欧洲阿丽亚娜 5 号发射器 ，从南美洲东北海岸法属圭亚那的欧洲太空港库鲁发射。
NASA 总部韦伯项目主任 Gregory L. Robinson 在一份新闻稿中说：“詹姆斯·韦伯太空望远镜在发射后将成为世界领先的太空研究天文台。韦伯将系统解决我们太阳系中的一系列谜团，看看其他恒星周围的遥远世界， 探索 我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。我期待着这重要的一天和即将到来的惊人科学发现。”
JWST 项目构思于 1990 年代，最初计划于 2002 年进行。然后开始被一次又一次地推迟。2018年，美国宇航局NASA终于宣布需要更多时间来组装这台巨型望远镜。原本计划的成本早已增加了许多倍。
詹姆斯 · 韦伯太空望远镜 (JWST) 旨在 探索 宇宙的早期。红外望远镜被认为是目前绕地球运行的哈勃太空望远镜的后继者。
新望远镜的尺寸非常巨大： 詹姆斯 · 韦伯太空望远镜 (JWST) 大约相当于一个网球场。望远镜的遮阳罩尺寸为 12 x 22 米。
望远镜最重要的部件之一是主镜。仅在空间中展开的 18 个部分组成。它们一起直径约为6.5米，面积约为25平方米。
詹姆斯 · 韦伯太空望远镜 (JWST) 的镜面由易于分解的 铍 制成，
由于运载火箭的有效载荷有限，所有组件都必须尽可能轻。如果 JWST 的镜子是由带有金属涂层的玻璃制成的，就像哈勃望远镜一样，那么整个东西将不可能运输。
铍还有第二个优势：它具有非常高的导热性，同时几乎不会对温度变化做出反应。这是反射镜对齐及其曲率的决定性特性，其调整到几乎是纳米精度。虽然其他金属在加热时会膨胀并在冷却时再次收缩，但铍在太空的低温下在很宽的范围内保持稳定。
但是成品镜子仍然缺少一些关键的东西：镀金。因为只有这层 100 纳米的贵金属薄层才能确保传入的红外辐射几乎被完全反射，并可以聚焦在副镜上。
该望远镜的设计寿命仅为 10 年左右。这已经包括五年的延期，因为在那之后驱动器将耗尽燃料。由于它只能在-233度的温度下工作，并且不应受到来自太阳或地球的红外线的任何干扰，因此必须将其放置在150万公里的距离（拉格朗日点L2）。在那里望远镜跟随着地球的轨道。需要燃料来保持位置。
为了使望远镜不被太阳加热，美国宇航局的科学家们研制了一种五层遮阳伞。一方面，该遮阳板可以阻挡太阳的热量和红外线，同时可以阻挡位于“下方”的供电单元与由 18 个部分组成的镜子之间的温差。为了让直径为 6.5 米的望远镜和它的遮阳罩装入运载火箭，它们必须折叠起来收起来，然后在太空中才能再次展开。 14天。一切都需要进行大量测试才能正常工作，因为当它在太空中被移除时，任何东西都无法修复。所以开始时的震颤是合理的。
约瑟夫·路易斯·拉格朗日 (Joseph-Louis Lagrange) 命名的点是由两个天体（例如地球和太阳）组成的系统中的五个位置，在这些位置发生引力平衡并且物体在没有推进的情况下保持自身。五个点之一的月亮或卫星在同一轨道上与地球一起绕太阳运行。拉格朗日点 L1 和 L2 位于地球-太阳的连线上，作为一个质量较小的物体靠近地球。L3 在太阳的另一侧，L4 和 L5 在它们的轨道上“跑”在地球前后。
宇宙自大爆炸以来一直在膨胀，这也导致了数十亿年来一直在向我们传播的辐射的膨胀。结果，遥远星系和恒星的光谱从紫外线或光学范围转移到更长波的红外线——韦伯望远镜可以用它的大镜子和光学仪器拍摄的正是这个范围。
迄今为止，已知最古老的星系距大爆炸仅 5 亿多年。但第一批星系何时开始形成仍不清楚， 詹姆斯 · 韦伯太空望远镜 (JWST) 将首次展示第一批恒星和星系的形成时间以及它们的样子。这也可以澄清一些类星体和星系如何在这个早期变得如此巨大。
此外，由于其高光输出和锐利的光学系统， 詹姆斯 · 韦伯太空望远镜 (JWST) 不仅可以对遥远的恒星和星系进行成像，还可以高分辨率地分解它们的光谱。这是通过其两个光谱仪 MIRI 和 NIRSpec 实现的，它们在中红外和近红外波段工作。后者有近 250000 微孔，辐射只能从某些图像部分进入。
但是观察红外线还有另一个优势：宇宙中的许多过程都被密集的尘埃云所包围。例如，通过它们，在可见光下无法看到新恒星和行星的形成，灰尘遮蔽了视线。另一方面，长波红外辐射穿透这些云。因此， 詹姆斯 · 韦伯太空望远镜 (JWST) 可以首次揭示恒星形成的最早阶段，并最终揭示我们太阳系的史前史。
另一个领域是近距离观察我们银河系附近的一些星系。大多数这些矮星系都非常微弱，因此很难用普通望远镜观察到细节。然而， 詹姆斯 · 韦伯太空望远镜 (JWST) 锐利的“眼睛”可以精确地描绘出这些星系及其恒星的运动。这可以揭示这些星系如何相互作用以及它们如何合并成为更大的星团。
行星研究人员还特别的希望与新的太空望远镜联系在一起。因为有了它，将有可能第一次分析系外行星的大气成分——并寻找外星生命的化学特征。NIRISS 仪器是专门为此设计的 - 一种近红外光谱仪，可屏蔽来自中央恒星的过度辐射光。这使他能够捕捉和分析这颗行星的微弱得多的光芒。
詹姆斯 · 韦伯太空望远镜 (JWST)距离地球相对较近，因此 NASA 可以期待高数据传输率。该望远镜将主要收集红外范围内的数据，但也会拍摄可见光谱中的图像。它的传感器比哈勃太空望远镜的传感器更灵敏，并且凭借其巨大的镜子，它可以收集多达十倍的光。这就是为什么詹姆斯 · 韦伯太空望远镜 (JWST)将比哈勃望远镜更深入地了解宇宙的过去。
詹姆斯·埃德温·韦伯 1906 年出生于北卡罗来纳州，学习教育，后来成为一名飞行员。然后他学习法律并为华盛顿的各种政治家工作。从 1944 年起，他作为飞行员参加了第二次世界大战。
战后他回到华盛顿，在财政部和哈里·S·杜鲁门总统工作。1961 年——在一家石油公司的一段插曲之后——他接受了美国宇航局局长的职位。
韦伯对火箭技术知之甚少，但通过他在华盛顿的多年工作，他在政治上有很多人脉。他想让约翰·肯尼迪的愿望成真：在 1970 年前将第一位美国宇航员送上月球。为此，他向金融家和决策者求助，直到他最终启动了阿波罗计划。
在 1960 年代后期，美国宇航局面临越来越大的逆风。太空梦想家约翰肯尼迪去世了，美国正处于越南战争中，公众质疑登月梦想是否真的值得数百亿美元。
1968 年 10 月，詹姆斯·韦伯 (James Webb) 感到沮丧，辞去了局长职务。几个月后，即 1969 年 7 月 20 日，阿波罗 11 号登陆月球。詹姆斯·韦伯于 1992 年去世。
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