“韋布”啟程 只是給人類好奇心一個交代？

文／本刊記者 史 詩

隨著發(fā)射場天氣逐漸向好，火箭終于被推出總裝廠房，前往發(fā)射臺加注燃料，靜待發(fā)射。

2021年12月25日，美國宇航局（NASA）的詹姆斯·韋布空間望遠鏡（下稱“韋布空間望遠鏡”）成功搭乘歐洲航天局（ESA）的阿麗亞娜5號火箭，從法屬圭亞那基地進入圣誕節(jié)早晨的天空。

據(jù)美國國家航空航天局介紹，韋布空間望遠鏡是該機構(gòu)迄今建造的最大、功能最強的空間望遠鏡。在完成344個關(guān)鍵的預定動作之后，從觀察宇宙第一批恒星和星系發(fā)出的光開始，去幫助人類理解行星系統(tǒng)的產(chǎn)生，探尋一個更隱秘的世界。

稱職的“繼任者”

這次，韋布空間望遠鏡將用一個月的時間飛往160萬公里外的目的地，并在5個月后正式上崗。

此前，人類尚在使用的空間望遠鏡是1990年4月發(fā)射的哈勃空間望遠鏡。在距離地球表面540公里大氣層之上，哈勃空間望遠鏡一度擴展了人類對于恒星的起源與死亡、星系形成、黑洞等重要科學問題的認識，也加深了人類對“大爆炸”以來宇宙變化的理解。

哈勃空間望遠鏡表現(xiàn)如此出色，為什么還要把韋布送上天？

簡單來說，NASA和ESA等機構(gòu)花了30年時間和近百億美元，就是為了能把宇宙看得更清楚一些。

“與哈勃相比，韋布空間望遠鏡鏡面更大，直徑達6.5米，遠長于哈勃空間望遠鏡的2.4米。鏡面大決定其收集光線的能力更強。”中國科學院國家天文臺研究員李然告訴科普時報記者，不同于哈勃空間望遠鏡的紫外光學和近紅外波段觀測，韋布空間望遠鏡能夠在中紅外波段觀測。

也就是說，哈勃空間望遠鏡收集的是可見光和紫外光。而韋布空間望遠鏡能收集到更遠的紅外光。李然解釋說，“宇宙最早的一批星系發(fā)出的光已經(jīng)到了紅外波段，韋布空間望遠鏡將得以窺見宇宙的‘第一縷光’。”。

李然還表示，隨著宇宙持續(xù)膨脹，這批早期發(fā)光天體發(fā)出的紫外光和可見光朝光譜的紅端移動，波長變長，產(chǎn)生紅移現(xiàn)象，最終以紅外光的方式抵達近地空間。韋布空間望遠鏡能夠捕捉到這些紅外光子。

此外，韋布空間望遠鏡最終到達的特殊軌道，將使它與地球時刻保持一致，同時環(huán)繞太陽公轉(zhuǎn)。相比之下，哈勃空間望遠鏡可要每90分鐘進出一次地球的陰影。

欲窮萬里目

可別再說韋布空間望遠鏡是來巡天的了。雖然人類很想探究宇宙的兩大謎團——暗物質(zhì)和暗能量，但韋布真的不想干這活兒。

李然說：“韋布空間望遠鏡是一個通用型望遠鏡，他的觀測目標是由全世界的科學家們所提交的。委員會根據(jù)這些觀測建議篩選出最有價值的內(nèi)容，列入韋布空間望遠鏡的工作計劃。”

韋布空間望遠鏡的科研探索工作是由綜合科學儀器模塊承擔，一共由4款主要儀器組成，分別是近紅外相機、近紅外光譜儀、精細制導傳感器/近紅外成像無縫隙光譜儀、中紅外儀。這些儀器將主要用于捕獲圖像或光譜學，并將光分解成不同的波長以確定物理和化學成分。

李然還談到，韋布空間望遠鏡還能探測系外行星大氣的譜線，分析大氣中是否存在水、二氧化碳等成分。關(guān)于地球之外是否還有生命的問題，它或許可以提供一些線索。

天還是要巡的

雖然韋布空間望遠鏡沒有巡天任務(wù)，但不可否認的是，地球已經(jīng)無法承載人類的好奇心，巡天迎來黃金時代。

巡天任務(wù)的一個通俗的理解就是，我們想要看到“看不到的東西”。2020年，俄羅斯和德國已經(jīng)發(fā)射的Spektr-RG衛(wèi)星搭載的eROSITA太空望遠鏡探測到13個新的潮汐干擾事件，為科學家們進一步揭秘超大質(zhì)量黑洞的形成和演化提供了幫助；歐洲航天局計劃于2022年發(fā)射歐幾里得太空望遠鏡，填補現(xiàn)有對宇宙暗能量觀測的不足。

不久的將來，中國空間巡天望遠鏡也會開啟萬里長征第一步，還將和中國空間站在同一軌道上飛行。

“該望遠鏡保持了2米大小的鏡面口徑，其先進的設(shè)計決定了要比哈勃空間望遠鏡的視場寬廣300倍左右。”李然進一步解釋，雖然哈勃空間望遠鏡拍攝的圖片非常精美，但卻只拍到宇宙天空很小一部分。中國空間巡天望遠鏡將在工作壽命期內(nèi)，完成超過三分之一宇宙天空的拍攝任務(wù)。

初步規(guī)劃，中國空間巡天望遠鏡的壽命預計為10年。10年中，除了完成主巡天任務(wù)，也將利用部分時間開展多樣化的天體精細觀測研究。因此，中國巡天空間望遠鏡配備了新型后端天文儀器。比如星冕儀，能以極高的靈敏度接收太陽系以外的大型行星反射其主恒星的微弱光線；還包括新型積分場光譜儀可以進一步刻畫遙遠星系的精細結(jié)構(gòu)。

如李然所說，未來宇宙中，中國人造的巡天空間望遠鏡望遠鏡將作為世界旗艦級天文設(shè)施工作。對人類而言，宇宙神秘一直在，好奇心就值得乘著科學的“翅膀”駛向更遠的深空。