人类史上初次公布深空宇宙高清图象！来自造价 100 亿美元的最贵「相机」

qinwenjun2008

宇宙大爆炸到底如何产生？宇宙真正延长了多远？人类在宇宙中是不是是孤傲的？
在不远的将来，哈勃望远镜继任者詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST），或将解答这些问题，当初它交出了第一份谜底。
JWST 拍摄到了迄今为止最深、最明晰的边远宇宙红外图象，也是它退役以来第一张全黑白图象。
以红外成像为眼，观测未知的陈旧宇宙
图中是 46 亿年前泛起的星系团 SMACS 0723，包孕了数千个星系。
它由 JWST 的近红外相机（NIRCam）拍摄，用不同波长的照片分解，采集一切照片总共耗损了十二.5 个小时，若交给哈勃望远镜则需求数周时间。

▲ 图片来自：NASA
美东时间 7 月十一日下昼，NASA 局长 Bill Nelson 在白宫的最初一分钟特别简报会上发布了这张照片：
总统学生，假如您将指尖上的一粒沙子放在一臂远之处，那就是您所看到的宇宙的一部份。但图中的星团非常微小，乃至蜿蜒了它们四周的空间和时间，后果呈现出一种「引力透镜」的景象，缩小了星团面前更边远的星系。
图中其中一些星系收回的光曾经行进了 130 亿年，能力抵达望远镜背后。
JWST 不只会对指标天体成像，并且还能将光合成成不同的波长。
因此，JWST 不只能够聚焦边远的星云、星系团乃至系在行星，让咱们看清之前从未见过的巨大构造，还能够帮忙钻研人员理解星系的品质、春秋、历史和成份。

▲ 图片来自：NASA
这次要是由于，JWST 的原理与哈勃等望远镜不同，它基于红外成像，观测人眼不成见的电磁光谱区域（红外区域）收回的光。
发扬作用的是近红外光谱仪（NIRSpec）、中红外仪器（MIRI）、近红外相机（NIRCam）、近红外成像仪和无缝摄谱仪（NIRISS）这四种迷信仪器。
哈勃有部份红外探测才能，但不如 JWST。

▲ 哈勃观测猴头星云的可见光（左）和红外视图（右）. 图片来自：NASA and ESA
JWST 观测到的红外区域，关于绘制咱们宇宙的时间线相当首要——因为宇宙在不停收缩，最陈旧罕见的恒星，以及被它们照亮的事物，只会以红外光的方式泛起在咱们背后。
天文学家但愿使用 JWST 探究宇宙历史的每一个个阶段，从咱们的太阳系外部到初期宇宙中最边远的可观测星系，再到介于二者之间的所有，帮忙人类理解宇宙发源、星系演变和咱们在其中的地位。
也就是说，咱们无望观测明天可见宇宙的早期形态，看到在大爆炸后仅几亿年造成的首批星系，完全改动咱们所知道的天体物理学。
这张照片还只是预报，北京时间 7 月十二日 22 时 30 分，NASA 将直播公布更多全彩图象和数据，包罗星云、星系和太阳系在行星大气。
迄今为止最低廉的空间望远镜，不允许任何失误
JWST 通过大约 25 年的开展，于 2021 年十二月 25 日发射升空。
在此以前，它阅历了数十年的筹备，方案始于 1990 年代早期，以 NASA 第二任局长詹姆斯·韦伯的名字命名，估算为 5 亿美元，在 2007 年投入使用。
但是，JWST 的建造难度之大远远超越了 NASA 的预感，因为名目存在得多工程延误和本钱超支，JWST 在 2005 年进行了严重的从新设计，发射时间一拖再拖，直到 2021 年 JWST 终于有可能发射。
20 个国度继续 25 年的投入、数万名迷信家的倾力协作、各种挫折和屡次推延，种种要素培养了史上最贵的空间望远镜，JWST 造价接近百亿美元。

▲ 彻底展开的 JWST（艺术渲染图）. 图片来自：NASA
前沿迷信烧钱，天然有烧钱的情理，它包罗了更大口径的镜片、10 纳米级别的镜面资料、大小至关于网球场的遮阳板等等，其中得多是有且仅有的「孤品」，必需要 100% 的正确率。
简言之，技术是冲破性的，研发是背注一掷的，体当初本钱上也毫不是简略的线性增长。
就算能够发射，JWST 太过宏大，不克不及间接以残缺状态发射到太空，必需折叠起来能力装置在火箭上发射，只能发射后在边远的太空中实现各项调剂，还不允许任何失误。
光是在太空将遮阳板展开，就破费了两周。
JWST 观测组件的温度必需放弃在 40K（-233.15℃）下列，能力看到强劲红外光，遮阳板起到的就是控温作用。不然，观测指标的信号会吞没在来自望远镜自身、太阳、地球与月球的红外辐射中。

▲ 遮阳板在发射前承受高空测试. 图片来自：NASA
展开遮阳板的繁杂体当初，每个关节必需完善履行，遮阳板能力被关上。全部 JWST 有多达 344 个单点毛病，遮阳板包孕其中的很大一部份，单点毛病象征着一旦泛起毛病，那末全部名目宣布失败。2018 年测试期间薄膜的不测撕裂也是名目推延的要素之一。
主镜的校准一样耗损了少量时间。
JWST 的主镜，被设计为由 18 块六边形镜片组成的「蜂窝状」可折叠反射镜，这有助于它从所选指标捕捉少量红外光。然而这些镜片中的每一个个（加之次镜和其余组件）都需求准确调剂，以使其中反射的图象与其余反射镜婚配和堆叠。

▲ 动图制造自：YouTube@JWST
在过来的六个月里，工程师和迷信家始终在子细调剂望远镜的镜脸部分并校准其仪器。
如今，JWST 终于筹备好了所有，开始为人类采集来自边远星系的光。

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