沈葉華

138億年前的宇宙大爆炸發(fā)生后，又過(guò)了幾百萬(wàn)年，宇宙仍處在一片漆黑中，沒(méi)有一點(diǎn)兒星光，沒(méi)有一絲生氣。那么又過(guò)了多少個(gè)百萬(wàn)年才出現(xiàn)半點(diǎn)星光，劃破冗長(zhǎng)沉悶的黑暗？這開(kāi)天辟地的星光由什么元素結(jié)合而孕育出來(lái)？星系又是如何誕生的？這些問(wèn)題難倒了一代又一代的科學(xué)家。但是現(xiàn)在，能觀測(cè)到星星、星系的起源的望遠(yuǎn)鏡已造成，并將于2021年發(fā)射進(jìn)入太空，它就是詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（簡(jiǎn)稱(chēng)韋伯望遠(yuǎn)鏡）。

韋伯望遠(yuǎn)鏡是新一代的哈勃望遠(yuǎn)鏡，比前輩的本事大得多。比如：哈勃望遠(yuǎn)鏡只能觀測(cè)宇宙130億年前的情況，而韋伯望遠(yuǎn)鏡可觀測(cè)135億年前的情況——哈勃望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)宇宙的兒童期，韋伯望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)宇宙的嬰兒期（宇宙的年齡約為138億年）。韋伯望遠(yuǎn)鏡還能在太陽(yáng)系外星球中尋找生命等，目前，它是人類(lèi)歷史上最先進(jìn)、最強(qiáng)大的太空望遠(yuǎn)鏡。

韋伯望遠(yuǎn)鏡沒(méi)有鏡筒，看上去酷似一艘揚(yáng)著金燦燦的巨帆、馳騁在茫茫太空的飛船。它主要由四部分組成：（1）光學(xué)望遠(yuǎn)鏡;（2）科學(xué)儀器模塊;（3）遮陽(yáng)板;（4）航天器。

（1）光學(xué)望遠(yuǎn)鏡：主鏡像一朵直徑6.5米的向日葵，由18塊六邊形小鏡組成。小鏡由金屬鈹打造，上面涂著一層薄薄的黃金。

韋伯望遠(yuǎn)鏡是一臺(tái)紅外望遠(yuǎn)鏡，波段是600～28 000納米，它能“看”到我們?nèi)庋劭床坏降募t外線——遙遠(yuǎn)的天體物質(zhì)正是因?yàn)橹簧l(fā)著微弱的紅外線，不散發(fā)可見(jiàn)光，所以才能被韋伯望遠(yuǎn)鏡逮個(gè)正著。

（2）科學(xué)儀器模塊：位于主鏡面的背面。該模塊內(nèi)裝著四臺(tái)當(dāng)今最先進(jìn)的光學(xué)儀器：近紅外相機(jī)、近紅外光譜儀、中紅外儀器、精細(xì)導(dǎo)星感測(cè)器。它們用于分析鏡面所收集的紅外線，來(lái)判斷星體物質(zhì)的性質(zhì)。

（3）遮陽(yáng)板：無(wú)論是地球上或太空中的物質(zhì)，只要它高于絕對(duì)零度（-273.15℃）就會(huì)散發(fā)紅外線。比如，地球上的冰也會(huì)發(fā)出紅外線。韋伯望遠(yuǎn)鏡為捕捉太空中高于絕對(duì)零度的紅外線，它的鏡面和科學(xué)儀器必須阻擋來(lái)自其他星體的光和熱，保持在絕對(duì)零度左右，這就是遮陽(yáng)板的作用。

遮陽(yáng)板將韋伯望遠(yuǎn)鏡一分為二。一面朝向太陽(yáng)，高溫達(dá)85℃，安裝著太陽(yáng)能電池板、航天器等設(shè)備;另一面背著太陽(yáng)，低溫達(dá)-233℃，保護(hù)著鏡面和科學(xué)儀器正常工作。遮陽(yáng)板分隔的兩面溫度是兩重天：一面散發(fā)的熱量幾乎可以烹調(diào)食物，另一面則可以冷凍氮?dú)?，將氣態(tài)氮變成固態(tài)氮。

（4）航天器：支持韋伯望遠(yuǎn)鏡在太空中繞軌道運(yùn)行的設(shè)備。它里面安放著六個(gè)裝置：供電系統(tǒng)、姿態(tài)控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、指令及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、熱控系統(tǒng)。

韋伯望遠(yuǎn)鏡能比哈勃望遠(yuǎn)鏡“看”得更遠(yuǎn)，除了設(shè)備高端，還由于它“跑”得更遠(yuǎn)。哈勃望遠(yuǎn)鏡在地球上空570千米的近地軌道上繞著地球轉(zhuǎn)，跟在地球左右看得多遠(yuǎn)？韋伯望遠(yuǎn)鏡將沖出地球軌道，越過(guò)月球，達(dá)到150萬(wàn)千米外，與地球一起繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)。遠(yuǎn)在十萬(wàn)八千里外看太空，其視野當(dāng)然令哈勃望遠(yuǎn)鏡難以望其項(xiàng)背。

韋伯望遠(yuǎn)鏡重達(dá)6.2噸，高約三層樓，像一艘揚(yáng)帆遠(yuǎn)航的游輪，那么怎樣將這艘巨大的“游輪”送入太空呢？特別是送“貨”的火箭都那么苗條。原來(lái)，韋伯望遠(yuǎn)鏡可以像三折傘一樣折疊、收縮，成為一個(gè)四四方方的包裹，安放在火箭的衛(wèi)星整流罩內(nèi)，被送入太空。

火箭發(fā)射升空30分鐘后，助推器與火箭一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)逐一分離，折疊成包的韋伯望遠(yuǎn)鏡獨(dú)自駛向目的地，同時(shí)開(kāi)始打開(kāi)各個(gè)部件，首先是太陽(yáng)能電池板……3天后，放下遮陽(yáng)板的前后部分，接著鋪開(kāi)左右部分……30天后，當(dāng)它到達(dá)目的地第二拉格朗日點(diǎn)時(shí)，韋伯望遠(yuǎn)鏡這雙為人類(lèi)探索宇宙的眼睛將完全睜開(kāi)，并睜得大大的。

目前韋伯望遠(yuǎn)鏡已建造完成，正在進(jìn)行各種測(cè)試，預(yù)計(jì)于2021年發(fā)射升空。這臺(tái)世界上最大型、最復(fù)雜、最精致、最尖端的太空望遠(yuǎn)鏡斥巨資88億美元建造營(yíng)運(yùn)，凝聚了來(lái)自美國(guó)、加拿大以及歐洲的數(shù)千名科學(xué)家過(guò)去20年孜孜不倦的努力，匯集了他們無(wú)窮的智慧與點(diǎn)點(diǎn)滴滴的心血。

星星、星系、宇宙是怎么一步步進(jìn)化到今天這般璀璨的？再等上兩三年，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡將洞察上百億年前的宇宙出生史、成長(zhǎng)史，為地球人奉獻(xiàn)出一張張令人眼界大開(kāi)、奇妙無(wú)比的照片。

（編輯 文 墨）