作者：王錚
中國科學院國家空間科學中心
空間天氣學國家重點實驗室
根據NASA網站消息，被稱為「下一代宇宙天文臺」的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope，縮寫JWST）計劃在12月25日聖誕節當天，美國東部時間上午7點20分（北京時間12月25日20時20分）在法屬蓋亞那的歐洲太空港由阿麗亞娜5號火箭發射升空。在與火箭分離後，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡會獨立飛行29天，最終在距離地球約150萬公裡的位置完成升空任務。
作為著名的哈勃空間望遠鏡的繼任者——詹姆斯·韋伯望遠鏡，由美國國家航空航天局（NASA）、歐洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CSA）共同研發，被稱為這個十年中人類觀察宇宙的理想平臺。
它是一臺投資大約100億美元的紅外線望遠鏡，主反射鏡由鈹製成，口徑達到6.5米，面積是哈勃太空望遠鏡的5倍以上。與此同時，它的質量為6.2噸，僅僅約為哈勃空間望遠鏡（11噸）的一半。它能在接近絕對零度（也就是零下273.15攝氏度）的環境中運行，同時附帶了可摺疊的遮光板，以屏蔽會成為幹擾的光源。據說，它可以捕捉130多億光年遠處的光。一旦發射成功，它的天文觀測能力，基本上就是世界上最強的。
不過，大家看它的照片的時候，是不是都注意到了，它一塊一塊拼成的鏡片看上去金光閃閃的？這一共是18個六邊形百合鏡，組合起來像一間房那麼大。
進行發射準備的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（圖片來源：NASA，https://blogs.nasa.gov/webb/wp-content/uploads/sites/326/2021/12/52682-1024x683.jpg）
這個外觀是為了看上去高端大氣上檔次，還是有什麼玄機？
「金光閃閃」的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（圖片來源：NASA，https://www.nasa.gov/sites/default/files/styles/full_width/public/thumbnails/image/james_webb_1.jpg?itok=k6UqKeMS）
實際上，這是名副其實的金閃閃，因為鏡面鍍了黃金！
「鍍」字是「金」字旁，指以金屬附著到別的金屬或物體表面。鍍金，顧名思義，就是器物的表面鍍上一層薄薄的黃金。通常，鍍金使用的是電解或其他化學方法。
鍍金在裝飾方面的價值不僅僅是讓不是黃金的東西看上去像黃金，同時也是出於它優秀的性質。例如，鍍金層延展性好、易拋光、耐高溫，具有很好的抗變色性能。在銀層上鍍金可以防止銀的變色；金合金鍍層可呈現多種色調，因此常用作裝飾性鍍層，如鍍首飾、鐘錶零件、藝術品等。奧運金牌其實就是銀子鍍金。
在實用價值方面，由於鍍金具有較低的接觸電阻、導電性能良好、易於焊接、耐腐蝕性強、並具有一定的耐磨性（指硬金），因而在精密儀器儀表、印製電路板、集成電路、管殼、電接點等方面有著廣泛的應用。
鍍金的元器件（圖片來源：https://img2.baidu.com/it/u=2117443389,4124677834&fm=26&fmt=auto）
在機械領域，鍍金技術一直發揮著重要的作用，例如汽車的引擎感應器中集成電路內線路的連接需要鍍金工藝；而在航天領域，鍍金的技術也一直有所運用，例如，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的中紅外設備的冷卻管其實也鍍了金，目的是更好的隔絕熱輻射，讓中紅外設備保持在-266℃的工作溫度，以更靈敏的探測來自遙遠宇宙的紅外輻射。
在1992年發射的奮進號太空梭上，用於宇宙合金生成實驗的裝置核心部分的金屬反射鏡，其拋物面天線般的鍋形金屬反射鏡進行了均勻的鍍金，不僅減小聚光誤差，還將此前87%的聚光反射效率提高到99.8%以上。以此為代表，航天中許多與鏡面有關的技術中都運用了鍍金。
首先，黃金是惰性金屬，化學性質也很穩定，幾乎不會被氧化，這意味著鍍了金的鏡面不會失去光澤，不會因為氧化作用使得成像變得模糊。
另外，黃金具有良好導電性與導熱性，它能高效地反射光波，減少冷熱不均的發生。鏡面溫差引起的變形會嚴重損害望遠鏡成像質量，想要避免這種變形的話，宇宙中溫差極大的環境以及光照對材料和設計有很大的要求，而鍍金對於隔絕熱輻射的幫助很大。
科技人員正在檢查製冷設備（圖片來源：NASA，https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/2-miri-1041.jpg）
再次，黃金對於紅外波段有著極高的反射率，增強鏡面的紅外線反射能力，鍍金的鏡面有助於探測遙遠的天體。黃金最佳的反射率段正是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的主要觀察波段（工作波長為0.6到28.5微米，即可見光金色段到中紅外波段），因此這臺望遠鏡鏡面進行鍍金自然更加有意義。
空間環境下的鍍膜有時對強度要求非常高，可能要在惡劣環境保持高反射度，或者是需要經常的清理望遠鏡副鏡避免出現微小劃痕，這需要在保留高反射率的同時，把鍍層做得更硬一些。現代航天鍍金工藝可以在保證反射率的情況下讓鍍金層達到純金硬度的3倍。
綜合以上種種，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡就成了「金」鏡面了。
太空環境十分惡劣，以高標準要求推動的航天鍍金技術也就發展的格外成熟，當然也會走向民用。有一個例子，大家想必不會陌生——奧斯卡小金人。
奧斯卡金像獎，正式名稱是美國電影藝術與科學學院獎（Academy Awards，簡稱：學院獎），可謂是世界上最著名的電影獎項，獎盃是一座13.5英寸重3.9千克的金色男像，戲稱「小金人」。實際上，它不是純金，而是鍍金。在該獎項最初的幾十年，奧斯卡小金人一直由一家獎盃製造商用錫合金鑄造然後鍍金，但由於電鍍工藝的特點，時間長了塗層會脫落。
奧斯卡「小金人」（圖片來源：https://p0.ssl.cdn.btime.com/t016eb981ee390d345f.jpg?size=700x964）
2016年，美國電影藝術與科學學院找到了一家位於美國布魯克林區、名為艾普納技術（Epner Technology）的公司合作。艾普納公司向他們介紹說，航天鍍金技術已經在太空科技中使用了大約30-35年，這讓他們大吃一驚。艾普納公司承諾鍍金永不脫落，奧斯卡獎就此開始採用航天鍍金技術。實際上是不是真的永遠不脫落，我們也不得而知，不過該鍍金的售後服務是終身免費補鍍。
順便一提，這家公司並不給詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的主鏡面鍍金，他們負責鍍金的是剛才提到的太空望遠鏡的中紅外設備的冷卻管。與鍍金一樣，我們生活中用到的很多技術，是由航天工業以高標準率先研發，並隨之帶動的。
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