近日，美國航空航天局（NASA）發(fā)布消息，宣布詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（James Webb Space Telescope，JWST）完成了環(huán)境測試，通過了從火箭發(fā)射到太空運(yùn)行的多個嚴(yán)苛測試。

JWST是NASA、歐洲航天局(ESA)和加拿大航空航天局（CSA）聯(lián)合研發(fā)的紅外觀測用太空望遠(yuǎn)鏡，是哈勃空間望遠(yuǎn)鏡(HST)和斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡（SST）的繼任者。

該望遠(yuǎn)鏡的主要科學(xué)任務(wù)是尋找大爆炸后宇宙中形成的第一顆恒星和星系的光，研究星系的形成和演化，了解恒星和行星系統(tǒng)的形成以及研究行星系統(tǒng)和生命的起源。

JWST原計(jì)劃耗資5億美元，計(jì)劃于2007年發(fā)射，但由于預(yù)算嚴(yán)重超支，發(fā)射時間數(shù)次推遲，最新預(yù)估總耗費(fèi)高達(dá)96.6億美元，發(fā)射時間目前定為2021年3月30日，發(fā)射計(jì)劃地點(diǎn)為圭亞那太空中心，由亞利安五號火箭運(yùn)載升空。

此項(xiàng)目曾被稱為“新一代太空望遠(yuǎn)鏡”（Next Generation Space Telescope），2002年更名，以美國宇航局第二任局長詹姆斯·韋伯的名字命名。1961年至1968年詹姆斯·韋伯擔(dān)任局長期間曾領(lǐng)導(dǎo)阿波羅計(jì)劃等一系列美國重要的太空探測項(xiàng)目。

JWST攜帶了四個觀測裝置：近紅外熱像儀、近紅外光譜儀、中紅外裝置和精細(xì)導(dǎo)星傳感器。

近紅外熱像儀是一種紅外成像儀，其光譜覆蓋范圍從可見光（0.6 μm）到近紅外（5 μm）。近紅外熱像儀還將作為韋伯望遠(yuǎn)鏡的波前傳感器。

近紅外光譜儀提供三種觀察模式：使用棱鏡的低分辨率模式，R~1000多物體模式和R~2700積分場單元或長縫光譜模式。

中紅外裝置包含中紅外相機(jī)和成像光譜儀，將測量5至27 μm的中紅外波長范圍。該裝置由NASA和歐洲國家財(cái)團(tuán)合作開發(fā)，亞利桑那大學(xué)和英國天文技術(shù)中心共同研制。

精細(xì)導(dǎo)星傳感器用于控制航天器的整體方向，也用于驅(qū)動精細(xì)轉(zhuǎn)向鏡以實(shí)現(xiàn)圖像穩(wěn)定。

為便于觀測，機(jī)體要能承受極度低溫，也要避開太陽光與地球反射光，因此JWST附帶了可折疊遮光板（面積與網(wǎng)球場相當(dāng)），以屏蔽會成為干擾的光源。因其處于拉格朗日點(diǎn)，地球、太陽與JWST三者的視界總處于一定的相對位置，遮光板無需頻繁修正位置即可發(fā)揮作用。

JWST的鏡面系統(tǒng)包括主鏡、次鏡和三鏡。其中其主鏡結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，造價最昂貴，由許多個子鏡拼接而成的，形式蜂房結(jié)構(gòu)。

JWST全尺寸模型圖（黃色部件就是主鏡）

主反射鏡由金屬鈹制成，可以在絕對為零的情況下正常工作，口徑達(dá)到6.5 m。

主鏡的鏡片排成六角形，聚光部和鏡面都露在外面，容易讓人聯(lián)想到電波望遠(yuǎn)鏡的天線。另外，其主體也不呈筒狀，而是在主鏡下展開座席狀的遮光板（圖中下部淺色部分）。

主鏡直徑比發(fā)射用的火箭還大。主鏡被分割成18塊六角形的鏡片，每個鏡面的拋光誤差不得超過10 nm；同時鏡面也經(jīng)過專門研磨，使得其能夠在遮陽板陰影的極度嚴(yán)寒環(huán)境中保持正確形狀。

每塊鏡片背部都裝有7個馬達(dá)，能夠在10 nm的精度內(nèi)調(diào)整鏡片的形狀和方向。發(fā)射后這些鏡片會在高精度的微型馬達(dá)和波面?zhèn)鞲衅鞯目刂葡抡归_。

JWST質(zhì)量為6.2噸，約為哈勃太空望遠(yuǎn)鏡（11噸）的一半;主鏡直徑為哈勃的2.7倍，面積為其5倍以上。JWST被稱為是有史以來最強(qiáng)大的太空望遠(yuǎn)鏡，其優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在其體積。

哈勃望遠(yuǎn)鏡目前觀測到離地球最遠(yuǎn)的星系是GN-z11。科學(xué)家認(rèn)為，這是一個僅在宇宙誕生四億年后才出現(xiàn)的星系。這是哈勃的極限觀測距離。而JWST預(yù)計(jì)可以觀測到宇宙誕生1億年后的星系。

哈勃望遠(yuǎn)鏡無法觀測到波長超過1 mm的光，但JWST的觀測范圍更廣，可以觀測到波長為30微米的光，其集光能力也是哈勃望遠(yuǎn)鏡的6倍以上。