早在31年前，哈勃太空望遠鏡和載有五名宇航員的發(fā)現(xiàn)號航天飛機共同發(fā)射升空。美國宇航局的工程師們和天文學(xué)家們是否知道它將成為人類歷史上最富成效的觀測工具之一呢？他們又是否想到它能夠在短短30多年的運行中催生了18000多篇科學(xué)論文？

哈勃，描繪了一幅全新的太空圖景，一幅充滿了超大質(zhì)量黑洞和現(xiàn)在被稱為暗能量的一種神秘現(xiàn)象。黑洞曾是科幻小說里和推論才有的東西，而哈勃將它們變成了現(xiàn)實，將它們展現(xiàn)在我們的宇宙圖像中，它甚至還幫助了我們確定宇宙的年齡。我們通過理論方法推測宇宙的年齡在100億到200億年之間，哈勃望遠鏡所揭示的只比人類推測的早了幾年，把年限精確到了138億年。

當(dāng)然，哈勃望遠鏡不可能永遠工作下去，據(jù)報道，官方對哈勃望遠鏡的資金支持將在2021年6月結(jié)束，到那時如果不繼續(xù)提供維護，預(yù)計在2030年，哈勃將頂著厚重的大氣阻力穿過大氣層，最終撞毀在偏辟的無人區(qū)。其實專家們認(rèn)為哈勃望遠鏡最多還能再使用五年，甚至說，新的資金投入可能會使哈勃望遠鏡的軌道得到提高，從而將其傳奇般的服役時間延伸到未來！

隨著哈勃望遠鏡的任務(wù)接近尾聲，我們迎來了天文工具新時代，這是哈勃望遠鏡無法做到的。它是一個特別的、最大的和最復(fù)雜的望遠鏡，以哈勃望遠鏡100倍的能力望向深邃的太空，勢必徹底改變我們對宇宙的了解。自最初構(gòu)思以來，這個項目有了巨大的變化，它最初只是一架小型望遠鏡，并計劃于2007年發(fā)射，預(yù)計耗資5億美元。然而經(jīng)過30年的發(fā)展和近100億美元的投入，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（簡稱JWST）顯然已經(jīng)遠遠超出了最初的設(shè)計。

現(xiàn)在它不僅是有史以來發(fā)射到太空中最復(fù)雜的儀器，也是人類最偉大的工程壯舉之一。不過這并意味著韋伯望遠鏡要取代哈勃望遠鏡，恰恰是兩者通過觀察電磁頻譜不同的部分而做到相互補充。雖然我們?nèi)庋劭梢杂^察光譜中的可見光部分，但哈勃望遠鏡卻能擅于觀察紫外線波段，韋伯主要觀察紅外波段，這兩種波段都是人眼看不見的。

歸功于兩個主要組件：網(wǎng)球場大小的遮陽板以及史無前例的 6.6 米（21 英尺 6 英寸）的鍍金鈹鏡，韋伯望遠鏡將非常詳細地看到這部分光譜。鈹是一種既輕又耐用的材料，當(dāng)它披上一層薄薄的鍍金時，反射和檢測紅外光將變得極其容易。顧名思義，遮陽板的存在是為了防止觀測工具讀取來自太陽的紅外光，但為了探測到來自遙遠天體的微弱熱信號，望遠鏡必須在低溫狀態(tài)下運作。

阻擋太陽輻射意味著儀器可保持 -400°F（-240°C）左右的溫度。雖然遮陽板對詹姆斯-韋伯望遠鏡的數(shù)據(jù)收集至關(guān)重要，它也導(dǎo)致了極大的擔(dān)憂。它包含數(shù)千個零件，包括八個馬達和139 個制動器。唯有所有零件完美地配合，才能在無人操作的情況下在太空中展開厚達五層的遮陽板。韋伯將落座與第二拉格朗日點，距離地球約 100 萬英里（150 萬公里），是地月距離的四倍。

在如此遙遠的距離，望遠鏡的視野將不會受到太陽和地球的遮擋，從而為科研提供清晰的天體圖像。然而，這同時伴隨著不可避免的代價。韋伯望遠鏡將無法由宇航員維修。韋伯望遠鏡將無法由宇航員維修，給予我們唯一一次機會讓一切變得完美。與它的前輩哈勃望遠鏡截然不同，后者能夠在五個不同的實際由宇航員進行維修。

實際上，如果沒有這些維修，那些標(biāo)志性的照片將不復(fù)存在，當(dāng)初鏡子的缺陷導(dǎo)致傳送回模糊的照片，直到發(fā)射后三年，1993年才被修復(fù)。 那么韋伯望遠鏡能為人類提供什么？宇宙的第一道光。哈勃望遠鏡能夠回溯很久的過去，但與韋伯相比不值得一提。借助韋伯望遠鏡觀測紅外線的特性，我們將能夠看到最早的恒星和星系的形成。

目睹這些古老的結(jié)構(gòu)能成功幫助我們更好地了解星系的發(fā)展和起源，以及它們的必然歸宿。它是一個時光機，給予我們自始至終的畫面。哈勃的超深場圖像為我們提供了人類迄今為止拍攝的最詳細的太空照片。

在這張圖片里，小紅點代表著古老而遙遠的星系，它們因宇宙膨脹而紅移。作為暗能量的副產(chǎn)品，它們的光被拉伸成更長的波長。但是要看到最古老的星系，還需要捕獲比紅光更低的波長，也就是紅外光。James Webb為此完美的設(shè)計出了太空望遠鏡?？茖W(xué)家們也對它能夠幫助我們收集系外行星和外星生命存在的新信息抱有期待。

在冰冷寂靜的太空中，它的咔噠聲和呼嘯聲將會把我們太陽系中和太陽系外的世界以及在宇宙塵埃云籠罩下形成的萌芽恒星和行星系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳回。它甚至可以窺視位于銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞人馬座A*。大爆炸的每個階段都將在JWST數(shù)據(jù)中表達出來。星系形成的最早階段預(yù)計將很有意思，它揭示了比太陽明亮數(shù)十億倍的劇烈事件。盡管有很多延遲，但Webb目前計劃在今年12月發(fā)射。經(jīng)過部署測試、建立通信和調(diào)整飛船后，Webb的第一批圖像應(yīng)該在發(fā)射后6個月左右到達。

一旦涌入來自望遠鏡的大量數(shù)據(jù)，我們將會看到我們以前的儀器所看不見的一類新的星系。像任何偉大的工具一樣，我們希望James Webb可以幫助我們回答我們還沒有想到要問的問題，這也許是我們有史以來最接近時光倒流并發(fā)現(xiàn)我們存在的根源的一次。

相關(guān)知識

超大質(zhì)量黑洞(SMBH或SBH)是最大類型的黑洞，其質(zhì)量約為太陽質(zhì)量(M☉) 的數(shù)百萬到數(shù)十億倍。黑洞是一種經(jīng)歷了引力坍縮的天體，它留下了空間中的球狀區(qū)域，沒有任何東西可以逃脫，甚至光也不能逃脫。觀測證據(jù)表明，幾乎每個大星系的中心都有一個超大質(zhì)量黑洞。[5][6]銀河系在其星系中心有一個超大質(zhì)量黑洞，與人馬座A*的位置對應(yīng)。星際氣體在超大質(zhì)量黑洞上的吸積是為活躍星系核和類星體提供能量的過程。

by：夢想家葉同學(xué)，Yesod，腳印，局外人