本文參加百家號＃科學了不起＃系列徵文賽。
詹姆斯韋伯望遠鏡，你的紅外之眼
組裝完成的詹姆斯韋伯空間望遠鏡及其遮光板，採用「整體式託盤結構」（圍繞望遠鏡摺疊以便發射），設成部分開放式結構以實現望遠鏡的安裝。
Paul M. Sutter，俄亥俄州立大學的天文學家， 「問問太空人和太空電臺」的主持人，「你在宇宙何處」的作者。他在天文在線的專家之聲發表了文章：見解與操作。
經過數年的延誤和數億美元的超支後，NASA的詹姆斯韋伯空間望遠鏡（目前）計劃於2021年三月發射。雖然浪費了很多時間與金錢，但此天文臺仍將會毫無爭議地成為首位紅外波長段的冠軍，讓我們第一次有機會能探索宇宙中曾不可觸及的角落。
如果我們想進一步了解關於宇宙大爆炸後誕生的第一星系和其他星球上可能存在的生命，那麼這個資將近97億美元的詹姆斯韋伯望遠鏡就是我們唯一的希望。
雖然詹姆斯韋伯望遠鏡被譽為NASA哈勃望遠鏡的繼承者，但其實並非如此。哈勃望遠鏡主要是光學望遠鏡，其捕獲的光的波長的範圍與人眼相近，僅能多觀測到部分的紅外和紫外光線。從根本上說，哈勃望遠鏡就像一顆繞空間軌道運行的巨大的眼球，傳回令人炫目的圖片。如果你的視神經也有類似功能，你也能看到令人驚嘆的圖像。
但是詹姆斯韋伯望遠鏡不同。他將會完全在紅外波段的範圍內觀測，連人們能觀察到的最深的紅色都罕少觸及。換言之，詹姆斯韋伯望遠鏡所觀察到的是隱形於人類的宇宙。
詹姆斯韋伯望遠鏡被設計成紅外望遠鏡的一個主要的原因是在地球表面進行紅外觀測是非常困難。若要進行精準的觀測，必須保證天空的絕對純淨與黑暗，而光汙染嚴重破壞了這樣觀測條件。
而且紅外光汙染無處不在。基本上任何有溫度的東西都會產生紅外光汙染。這就幾乎涉及到所有東西。人的身體會產生100瓦的紅外輻射，地球自身溫度也非常高，在紅外波段強烈發光。即使是望遠鏡自身，如果是在室溫下，也會發出紅外光輻射。
總之，並不是說我們不能在地球上進行紅外觀測，只是難度很大。
為遠離地球紅外輻射汙染，詹姆斯韋伯望遠鏡會在距離地球大約1百萬英裡（150萬公裡）處運行。但即使這樣，還有解決太陽帶來的問題。你是否感受過夏日室外灼熱的陽光，這是正太陽大量釋放的紅外輻射。因此即使距離地球百萬英裡，陽光依然炙熱。
為了應對這種情況，紅外空間望遠鏡的設計師提出一些解決方案。最常見的選擇就是使用主動製冷系統，將望遠鏡冷卻至可以恰好觀察紅外線的溫度。這個想法很好，並且被之前的紅外太空望遠鏡所使用，但是這限制瞭望遠鏡的壽命。冷卻液耗盡也就意味著天文觀察無法繼續進行。
因此為了避免這種情況，詹姆斯韋伯望遠鏡將配備一個昂貴且巨大的太空遮陽傘，這把「遮陽傘「72英尺（22米）長、36英尺（11m）寬，由五層強反射材料製成，每層厚度不及人頭髮直徑。這巨大的遮陽板將會使望遠鏡永遠處於陰涼處，保持-370華氏溫度（-223攝氏度），這個溫度是觀察紅外波長的理想溫度。
不過望遠鏡上其中一個設備將會採用主動冷卻系統將溫度降低至-433華氏度（-258攝氏度），這會使他探測到波長更長的紅外光。
總之，詹姆斯韋伯望遠鏡體型巨大，一支火箭都無法容納。除了巨大的遮陽罩，其主鏡直徑有21英尺（6.5m），這遠寬於目前所有的火箭。既然不能把鏡面「粘」在火箭一側，機智的NASA工程師將反光鏡分成18個小的六角形，這樣就可以與可摺疊的遮光罩的剩餘的望遠鏡本體被摺疊放入火箭中。
如果一切順利進行的話，詹姆斯韋伯望遠鏡在發射的幾天之後就可以前往觀測點，將鏡面和遮光罩展開，並開始進行觀測。
並且，它將觀測到的景象可以說是非常壯觀的。它主要觀測目標之一是早期的宇宙，那時宇宙誕生僅幾億年。最早出現在宇宙中的恆星和星系所發出的光均在可見光譜的範圍之中，但是在過去130億年中，由於宇宙的膨脹，光從可見光的範圍擴展到了紅外光-恰好就在詹姆斯韋伯望遠鏡的設計參數範圍內。
由於我們沒有宇宙爆發初期（俗稱「宇宙黎明」）恆星與星系的圖像，因此這將是我們首次對宇宙黎明的觀測。
詹姆斯韋伯望遠鏡會對宇宙中所有冷的東西進行研究，從新生恆星的原行星盤到分子雲，彗星和柯伊伯帶等等。
並且，詹姆斯韋伯望遠鏡會使用專門的設備阻擋距離遙遠的星球的光，使天文臺可以捕捉到繞恆星運行的任何物體的圖像，比如系外行星。那些行星將會發出紅外光，並且這些星體發出的光將會被它大氣層中的化學元素更改，而化學元素可能象徵著外星生命的存在。
無論是從尋找外星生命還是揭露宇宙至暗之處的方面來看，詹姆斯韋伯望遠鏡都值得期待。
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3.Paul Sutter-雜交瘤細胞
如有相關內容侵權，請於三十日以內聯繫作者刪除
轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處