经过 25 年的规划、设计、建造、等待，以及对有史以来最复杂的太空天文台的最精细的测试，庞大的詹姆斯·韦布空间望远镜计划于美国东部时间 12 月 25 日早上 7 点 20 分（北京时间25日晚上8点20分）发射。

韦布将由阿丽亚娜5火箭在法属圭亚那库鲁航天中心发射

此次发射到底是科学界的年终大礼还是为 2021 年画上灾难性的句号，取决于两件事：火箭升空的安全升空，以及紧接着的几周的成功部署。它将飞向160万公里外的太空地点，在人类无法触及的地方进行极其困难的舞蹈。韦布望远镜必须在进入太空的第一个月内执行一系列精心编排的复杂动作，即使是一个微小失误也可能危及整个任务。

但可能的回报值得冒这么大的风险。当韦布望远镜睁开它6米多宽的金色眼睛时，它将改变我们对宇宙和我们自己的看法。

这台望远镜的任务是捕获宇宙的第一束光，它是人类迄今为止制造出的最为强大的机器之一，可以回顾空间和时间的起源。韦布将讲述宇宙的故事，从它闪耀、撞击式诞生后的最初几拍，划过到整个宇宙时代，一直到现在。

韦布望远镜的目光非常敏锐，打个比方，它可以看清楚绕月球飞行的一只虫子大小的东西。它将穿透最原始的黑暗，那里是恒星、星系和行星诞生的初始时空，窥视在之前的伟大天文台看来是一片模糊的地方。

欧洲航天局(ESA)高级科学顾问马克·麦考林 ( Mark McCaughrean）说：“不要将韦布视为太空望远镜——它是一个时空望远镜。它在进行时间旅行的同时也在检查空间。我们正在回顾宇宙，接近 138 亿年前大爆炸的边缘。”

睁开一只金色的眼睛

韦布空间望远镜的冒险设计是该任务大胆目标的结果：为了深入了解宇宙，巨大的望远镜需要足够轻以进行一百多万公里的旅程，并且一旦到达那里需要冷却到极低的温度。

美国国家航空航天局（NASA）天体物理学家安伯·斯特劳恩（Amber Straughn）说：“设计一个必须在太空中运行并且保持低温的巨大望远镜过去和现在都是极具挑战性的工程方案，这推动了所有的工程设计。”

尽管主镜是哈勃空间望远镜的两倍多，但韦布的重量是6 吨，只有哈勃的一半。工程师用铍制成主镜，铍是一种相对稀有的金属，比铝轻但比钢坚硬。他们将这种金属雕刻、打磨并压制成 18 个六边形，然后在蜂窝形镜上镀上金子，以帮助它反射尽可能多的红外光。

韦布空间望远镜的主镜

韦布望远镜搭载四个主要科学仪器。与哈勃主要观测可见光不同，韦布可以看到光波更长、更红的光。这就是说韦布将看到宇宙第一束光的由来，因为最初的光在穿越不断膨胀的宇宙时被拉伸到红外线波段。

但是，除非韦布的观测仪器保持极低温度，否则来自望远镜本身和附近物体的环境辐射可以掩盖这种宝贵的光线。然而，也许令人惊讶的是，在地球轨道附近的任何地方，太空都相对温暖。因此，望远镜携带着一个有网球场那么大的五层遮阳罩，由一种名为Kapton的闪亮半透明材料制成。

韦布将在发射后的第一周部署其遮阳板。一旦到达目的地，望远镜将能够保护自己免受太阳和地球的热量和眩光。然后，天文台面向黑暗空间的一侧将冷却至比绝对零度高40度的温度（40 开尔文）。

问题是，除非望远镜被折叠起来，否则将所有这些装置装入火箭整流罩——即使是像阿丽亚娜 5 号火箭这样大的整流罩——是行不通的。

韦布将折叠放置在火箭整流罩内

一旦进入太空， 韦布就会开始伸展和最终展开以下这些部分：首先是太阳能电池板和通信硬件，然后是遮阳板、一个小的副镜，最后是蜂窝状的主镜。在发射后的29天内总共有344个单点操作需要正确完成，其中大部分来自多层遮阳板。

了解宇宙的新窗口

韦布的使命是帮助讲述宇宙的故事——充满宇宙的粒子、元素和分子的漩涡是如何以某种方式结合产生恒星和星系，并最终产生地球这个有人居住的世界的。

为了讲述这个故事，科学家们需要回到最初的时刻。但婴儿期的宇宙是包裹在黑暗当中的一团充满辐射的混沌气体。我们真的不知道光是如何或确切在何时开始闪亮的，也就是说恒星是如何在大约 138 亿年前宇宙爆炸时产生的氢和氦海洋中开始发光的。我们不知道第一个星系是如何或何时形成的，也不知道它们长什么样。

当它回溯到最早的时间开始时，韦布将发现那些原始恒星和星系的特征——可能是广阔虚空当中的一块小斑点，但这对于了解宇宙如何成长至关重要。这些观察将标志着科学家们第一次看到宇宙最古老结构的形状和组成。

我们也不知道我们现在称之为黑洞的第一个无底时空坑是如何形成的，它是如何设法将相当于 10 亿个太阳的物质迅速压缩到一个狭小的空间当中的。

除了拍摄图像之外，韦布还通过收集光并将其分解成其组成部分来研究宇宙，就像棱镜将阳光分成彩虹色一样。在这些光谱中，科学家们可以看到不同分子、原子和气体的特征——例如氢、氮、水蒸气、氨、甲烷和二氧化碳。根据它们的元素特征以及它们的光在穿越宇宙时被拉伸的方式，科学家们将知道哪些星系首先出现。

我们常说“一图胜千言”，但是“光谱胜千图”。图像漂亮、壮观，它们告诉我们物体的形态和样子，但是天文学家想知道成分。光谱可以告诉我们物体是由什么组成的。

船底座星云可见光图（上）和红外线图（下）比较。由哈勃空间望远镜拍摄。

韦布也将目光投向离家更近的地方。它将研究更成熟的星系，以了解这些宇宙结构如何随着时间的推移而演变，并将凝视我们银河系内围绕其他恒星运行的行星的大气层。

外星世界可能是了解行星如何组合在一起的关键——它们如何成长和进化，以及它们中的一些如何变得适合居住。韦布望远镜甚至可以研究我们太阳系内的世界，例如火星以及科学家认为今天可能孕育生命的木星和土星的冰卫星。

韦布空间望远镜实际上跨越了整个可观测的宇宙，这就是一万多名工程师的努力、历经几十年的等待和耗费上百亿美元的资金所有这些付出所值得的。