100亿美金打造的韦伯望远镜，拍出了迄今最遥远的宇宙深空影像

原创 编辑部 北美留学生日报

耗资100亿美元的韦伯太空望远镜，

终于发回图像了！

当地时间7月11日，美国总统拜登通过其社交媒体发布了韦伯太空望远镜拍摄的首张全彩色图像。

这张照片是星系团图像，展现了人类开始探索宇宙后最清晰的一张早期宇宙景象，也是迄今所拍摄的最遥远的宇宙深空影像。

这张照片显示了一个在46亿年前（大约就是我们的地球形成的时候）出现的名为SMACS 0723的星系团。

它的组合质量就像一个“引力透镜”，扭曲了空间，从而极大地放大了来自其背后更遥远星系的光芒。

这是什么意思呢？

意思是这张照片中你所看到的每一个亮点都是一个星系。

美国国家航空航天局局长比尔·纳尔逊说，照片中最古老的星系或许可以追溯至138亿年前宇宙诞生后的3亿年内。

韦伯的“上一代”望远镜——哈勃太空望远镜也拍摄过同一个目标。

哈勃望远镜拍摄

这张照片清晰度相对较差，是哈勃望远镜耗费几个星期的时间累积曝光拍摄而成的。

而下面这张韦伯望远镜拍摄的极其清晰的照片仅用了12.5小时曝光而成。

韦伯望远镜拍摄

拜登在推特上表示，这张照片创造了现代科学和技术的历史性时刻。

美国国家航空航天局(NASA)表示，韦伯望远镜拍摄的大量高分辨率彩色照片和光谱数据将于7月12日另行公布。

韦伯太空望远镜造价100亿美元，是NASA迄今为止建造的功能最强、最大的空间望远镜。

图源：NASA

这架太空望远镜的主镜直径6.5米，由18片巨大六边形镜片构成；配有5层可展开的遮阳板。

发射升空后的六个月内，韦伯经过了一轮又一轮的部署、冷却、校准、调试，终于开始工作了。

韦伯是哈勃的继任者，但它在功能上要比哈勃强100多倍。

不出意外的话，韦伯太空望远镜应该会列入“21世纪人类最伟大发明”之一。

2021年12月25日早上，NASA主持建设的“詹姆斯·韦伯太空望远镜”在法属圭亚那的库鲁发射升空。

升空27分钟之后，韦伯望远镜与运载火箭顺利分离

韦伯望远镜发射成功！

这是韦伯望远镜留给人类的最后一张照片

随后它将踏上飞往他的轨道的漫漫旅程

它的轨道由于远离地球

目前人类是无法送人到那个位置的

讲真，这一幕真的很像《星际穿越》剧照

NASA号称这款望远镜是“时间机器”，可以“穿越时间”看到过去。

而它的其中一项任务就是寻找宇宙中的“外星文明”。

但就像当年“哈勃”太空望远镜发射之初那样，很多人在开始的时候嘲讽NASA人傻钱多。

但事实真的如此吗？

32年前，“哈勃”由美国国家航空航天局（NASA）发射上天。

平均每天绕地球15-16周，全年无休007。

“哈勃”空间望远镜发射

现在的“韦伯”呢？

普遍认为，“韦伯”是日渐老迈的“哈勃”的继任者。

从1996年就准备研发，2007年由NASA和欧洲航天局（ESA）和加拿大共同合作开启的“国家项目”，打磨了近20年的时间。

“韦伯”太空望远镜示意图

“20年弄了一个太空望远镜，还说不是人傻钱多吗？”

先别着急下结论。

2016年3月，NASA公布了一张来自134亿年前的照片。

一个编号为GN-z11的星系，被哥哥“哈勃空间望远镜”捕获，它的光是134亿年起前发出的，经过134年的时间才被地球看到。

根据目前宇宙大爆炸的时间推算，这个星系应该是在宇宙大爆发4亿年后就形成的。

这意味着，人类将要摸到宇宙的“边界”。

但这些还远不足以平息大家对“哈勃”和“韦伯”的误解和非议。

先是预算问题，哈勃太空望远镜最初预算47亿美元，发射升空20年后，包括多次维修、升级、运营等费用，总计花费接近100亿美元。

而“韦伯”还没有升空就已经花费了高达96.6亿美元。

100亿美元是什么概念？

中国载人航空项目成本加在一起的2倍还多。

另一个问题就是发射时间。

在我上初中的时候，就听说美国要发射“韦伯”。

从2007年NASA开始拖延，一直到2021年底，大家都快忘记的时候，“韦伯”才终于有了动静。

韦伯也因此被称为“一代鸽王”。

为什么花费那么大，还要耗费这么长时间？

要想看得更远，依照目前人类的技术，韦伯必然是一个庞然大物。

整个体积是弟弟“哈勃”的三倍。

它的主反射镜口口径达到了6.5米，它的主镜被分割成18块六角形的镜片。

为了确保镜子既坚固又耐用，科学家采用了铍材料。

每块子镜大约有一张咖啡桌那么大，重量达20公斤。

子镜上还镀上了一层纯金的薄膜，以提高反射红外线的能力。

大到什么地步呢？

相当于一个网球场那么大，如何能把一个网球场克服地心引力送上太空？

地球上的火箭发射尺寸恐怕都没办法办到。

所以NASA想到一个办法——

就是先让韦伯折叠起来，等到进入太空在微型马达和波面传感器的控制下再完全展开。

韦伯折叠图

为了能够减少来自太阳、地球还有月球热量的干扰，科学家给“韦伯”制作了一个巨型太阳伞。

但是这个巨型太阳伞也是个麻烦，它必须在太空中打开。

这一套系统的复杂程度极高，因为本身成为一面反射镜精度需要在10纳米内，稍有误差，“韦伯”的效果会大打折扣。

“韦伯”加注燃料

从组装到发射，再到进入太空展开。

期间过程进入哪怕一粒沙子，都会对“韦伯”产生毁灭性的打击。

所以无论外界争议多大，费用有多高，NASA对“韦伯”的发生始终慎之又慎。

因为机会只有一次。

韦伯预计将运行在第二拉格朗日点，离地球更远，比起哈勃，它的视野更好。

但这也造成了一个问题，韦伯“走得太远了”。

人类目前的载人航天技术根本无法达到第二拉格朗日点。

一旦它在太空出现什么问题，人工是无法修复的，只能自生自灭。

近20年的时间，全球几千名员工，许多人用他们整个职业生涯去成就一个“天文望远镜”。

而且只能成功，绝不允许失败。

听起来非常疯狂，但事实如此。

用欧洲航天局科学与探索高级顾问Mark的话来说就是：

“韦伯可以看到更古老的宇宙，早期宇宙形成的第一批星系，并且还有机会看到外星文明。”

如果你还想嘲笑“韦伯”的话，那你可以看看当初“哈勃”拿到的剧本。

看到“韦伯”升空，人们就会想到服役30年的“哈勃”。

其实最开始，哈勃拿到的剧本也非常不顺，几乎所有人都在否定NASA重金打造的这台望远镜。

它一度成为科学界的笑柄。

因为它花了数月拍回的第一张图片，不仅糊，还是扭曲的。

当时美国的大小媒体都报道了这个新闻，NASA颜面尽失，举国一片嘲讽。

原因是望远镜的镜头坏了。

软件出现问题尚且可以通过计算机修复，但硬件出现问题，只能找人工。

这和家里电脑坏了是一个道理。

NASA只能让宇航员上天。

没有Plan B，如果失败，这将是科学史上代价最高的一次徒劳无功。

美国航天员经过三天三夜的抢修工作，终于将哈勃的镜头修好。

画面传回地球的一瞬间，会场沸腾。

时至今日，我们看到无数关于宇宙奥秘的照片，全都是拜哈勃所赐。

维修现场

正是因当初那批科学家的坚持，哈勃才不至于报废在太空成为一堆废铁。

它拍下了有史以来“最疯狂的彗星”，——舒梅克-列维彗星撞击木星的画面。

它拍下了恒星诞生的地方——星云的中心。

它还证明了“黑洞”的存在，并且把画面传回地球。

2002年，哈勃望远镜又安装上了新相机，使用寿命延长。

就当所有人都以为哈勃还会传回更多宇宙消息的时候，意外出现了。

哥伦比亚航天飞机在返回地球时解体，机上7名宇航员全部丧生。

考虑到航天飞机的安全性，NASA决定不再派宇航员飞往哈勃。

哈勃被“抛弃”了。

就在NASA决定不抢救哈勃后，它拍下了一颗在超新星爆炸中死去的恒星光迹。

这个现象，或许就能解答人们对宇宙最大的疑惑——宇宙的命运在哪里。

放弃“哈勃”的消息引发了全美抗议。

NASA接到了无数封投诉信件，甚至有学生都要捐款为“哈勃”争取希望。

于是2006年，NASA局长在哽咽中说道：

“或许，哈勃还可以抢救一下。”

2011年，所有NASA航天飞机全部退役，退役之前，他们去“看望”了一下哈勃。

这是最后一次维修了。

之后，哈勃将会在太空流浪。

哈勃为人类撕开了一道探索宇宙的裂缝。

从哈勃之眼，人类超越了时间和空间，看到未来和过去。

人类之渺小，到底能有多小。

2002：锥状星云

2004年：AM 0644-741星系

2005年：涡状星系

2008年：星系碰撞

2013年：红外波段的马头星云

2014年：猴头星云

2018年：礁湖星云

这些美到可以拿来当壁纸的图片，全都要归功于“哈勃”。

这些绝美照片的背后，都有一场宇宙级的“爆炸”正在发生。

所以不要嘲笑NASA人傻钱多，因为没人知道在未来，“韦伯”会传回怎样的照片。

或许人类发现外星生命和宇宙尽头的照片，将会是“韦伯”传到地球的。

发展航天科技到底有什么用？

我们为什么要把巨额的资金投在航空航天和深空探测上？

60年前，NASA为了获得更清晰的月球照片，发明了一项数字影像技术处理的技术。

这项技术后来成为了核磁共振和CT，挽救了上千万人的生命。

50年前，苏联给狗换头，以求延长宇航员的生命，虽然最后失败了。

但是给狗换头时维持生命的仪器，如今成为了医院手术离不开的生命维持仪。

婴儿使用的尿不湿，是NASA的发明。

还有干蔬菜包，最初也是为宇航员设计。

长期停留太空中的航天员抗骨丢失、抗肌肉萎缩的技术成果，已部分应用于长期卧床病人的“双抗”治疗；

还有记忆海绵，卫星导航等等。

航天不仅是探索星辰大海，更应用到了日常生活。

“嫦娥一号”工程总设计师叶培建在接受采访时曾表示，我们绝对不能失去探索火星的窗口。

这和钓鱼岛是中国的一样重要。

叶培建，中国空间研究院北京控制工程研究所研究室主任、“嫦娥一号”工程总设计师、总指挥。

宇宙研究，是人类最伟大的探索。

法国诞生过一位印象派大师，高更。

生命的最后，他创作出了一幅世界名画——

《我们从何处来？我们是谁？我们将向何处去？》

NASA一群科学家也想要在“现象世界”中寻求高更当年问题的答案。

他们寄希望洞彻宏观宇宙，追溯人类的前世今生。

这就是“哈勃”和“韦伯”太空望远镜的由来。

今天，韦伯望远镜捕捉到的影像，将揭开宇宙不为人知的一面。

最后，让我们一起祝愿韦伯望远镜

原标题：《100亿美金打造的韦伯望远镜，拍出了迄今最遥远的宇宙深空影像》

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