1989年，哈勃太空望遠鏡發射升空，它將用它拍攝的每一張照片來拓展我們對宇宙的理解。在三十年的服役期內它的確做到了，從對遙遠星系恆星的觀測到對宇宙年齡的準確測算。哈勃解開了如此多的未解之謎，是時候解決下一階段的問題，進一步探尋宇宙的奧秘了。
在軌30年，拍攝了數百萬張照片後，哈勃已經達到了它能觀測到的最遠宇宙的極限。哈勃最遠的觀測是於2016年拍攝的GNZ11星系，該星系位於320億光年外，但因宇宙的膨脹，它的光是134億年前發出的。雖然這是大爆炸後僅四百萬年，哈勃卻因其可觀測的波長範圍有限，再也無法看到更遠的東西了。因為來自遙遠星系的光在傳播過程中，它的波長會因宇宙的持續膨脹而被拉伸，當光到達哈勃的時候，它的波長會被拉伸到哈勃的可觀測波長範圍外，任何波長被拉伸到超過近紅外波段的光都無法被哈勃觀測到。
原理
為了觀測到宇宙中最遙遠、最早期的物體，我們需要在紅外波段觀察它們發出的光，於是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡誕生了。在1996年研發開始的時候，許多望遠鏡需求的科技樹還未被點亮，望遠鏡需要一個超大的太陽傘來保持自身的超低溫度，還要為望遠鏡研發能夠在超低溫下正常運轉的特定波段傳感器。
韋伯將主要觀測紅外波段哈勃無法觀測的東西，當恆星與行星最初形成的時候，通常會被巨大的塵埃雲擋住，吸收掉可見光。哈勃可以觀測這些巨大的塵埃雲，但無法看到它們背後有什麼。這是哈勃在2014年拍攝的著名的「創造之柱」，以紅外波段觀測則能清楚看到這些塵埃雲背後發生了什麼。
「創造之柱」照片
紅外波段重新拍攝的 「創造之柱」照片韋伯並不是第一個紅外波段太空望遠鏡，多年來太空中有過幾個紅外波段的望遠鏡，但沒有哪個能達到韋伯那種細節和能力，望遠鏡的解析度與它的鏡面能收集到的波長數量有關。更大的鏡面就有更高的解析度，斯皮策紅外望遠鏡的鏡面直徑只有0.85米、哈勃的鏡面略大於2.4米，而韋伯則有巨大的6.5米主鏡，這將給望遠鏡帶來無與倫比的解析度，可以從40公裡外看到一枚硬幣。如果想觀測宇宙中最遙遠的星系與行星，這樣的精度是必需的。
「詹姆斯·韋伯」太空望遠鏡
「斯皮策」紅外太空望遠鏡目的
韋伯望遠鏡的目標是尋找並分析遙遠宇宙中像地球的行星。方法是讓韋伯對焦在一個有已知行星圍繞的恆星上，當行星從前面公轉過去時，望遠鏡會檢測到亮度的輕微下降。這首先會幫助我們測算出行星的大小，而從不同波長下觀測亮度的下降程度則能給我們更多信息。因為原子和分子會吸收不同波段的光，以某種特定波長的光測量變暗程度，可以反映出行星大氣存在哪種分子。如望遠鏡檢測到在1.15和1.4微米波長有衰減，那我們就能知道該行星大氣中存在水蒸氣，因為水分子會大量吸收這兩個波段的光。韋伯將能觀測很大範圍波長的光，從可見光到中紅外波段，這對於觀測地球上的幾種常見分子是很有用的，比如二氧化碳、氧氣和氮氣。
韋伯超高的精度還將在茫茫宇宙中尋找和我們最像的行星，尋找那些和地球很像的行星可以讓我們更好地了解我們自己的星球，還能進一步嘗試證明我們在浩渺星辰中並不是孤獨的。我們耐心等待詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的發射升空，期待它將帶來的驚人科學發現。