北京時間12月25日20時20分，天文學界期盼已久的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（James Webb Space
Telescope）終於在法屬圭亞那庫魯發射場升空。在發射約26分鐘后，詹姆斯·韋伯望遠鏡順利與阿麗亞娜5號火箭分離，開始為期29天的奔赴150萬公裡外預定軌道的飛行。
歐美天文學界的聖誕禮物
韋伯將在距離地球150萬公里的拉格朗日2點（L2）處繞太陽運行，並與地球保持同步。
按照計劃，詹姆斯·韋伯望遠鏡將在約四周后被部署在太陽─地球的第二拉格朗日點（L2）附近，並繞着L2點的HALI軌道進行運行，那裡處於地球背向太陽後方的150萬公里處，是太陽和地球之間的引力平衡點，加上韋伯望遠鏡自帶了一個大型遮陽板，可以保持望遠鏡的鏡片和四個重要科學儀器運行溫度長期低於50 K（約−220 °C），更好地進行天文學的觀測。
命名的由來
韋伯望遠鏡的全稱叫詹姆斯·韋伯空間望遠鏡，英文名為James Webb Space Telescope，縮寫為JWST，以美國宇航局第二任局長詹姆斯·韋布的名字命名。1961年至1968年，詹姆斯·韋布擔任局長期間曾領導阿波羅計劃等一系列美國重要的太空探測項目。
並不是哈勃太空望遠鏡的繼任者
與主業在可見光波段的哈勃望遠鏡不同，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）是一艘主業在紅外波段的空間望遠鏡，原計劃耗費5億美元並於2007年發射升空。但由於各種原因，導致項目嚴重超支，發射時間數次推遲，最終耗資超過百億美元，並推遲了14年才得以升空，目前預定工作時間期限為10年，直到燃料和製冷劑消耗殆盡，但在首期任務期滿后也許會人工加註繼續延長服役。
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡口徑達到了6.5米，重6.2噸，運行軌道距離地球150萬公里；相比而言，哈勃望遠鏡的口徑2.4米，重11噸，運行軌道只有575公里。韋伯望遠鏡口徑是哈勃的2.7倍，聚光面積是哈勃的6.25倍。哈勃的主鏡採用玻璃製造，而韋伯則採用金屬鈹，高度拋光，粗糙度控制在20納米。口徑加上精度，有人預測，韋伯的分辨率將會比哈勃高出100倍。
發射前兩天，詹姆斯韋伯太空望遠鏡整合進入阿麗亞娜5火箭整流罩前工作人員的合影鏡像。
由於韋伯太空望遠鏡主鏡的直徑比阿麗亞娜5火箭整流罩的直徑更大，無法直接包絡在火箭內，因此主鏡被分割成18塊六角形的鏡片，這些鏡片由鈹製成，每個鏡面的拋光誤差不超過10納米；同時鏡面也經過專門研磨，使得其能夠在遮陽板陰影的極度嚴寒環境中保持正確形狀。每塊鏡片背部都裝有7個馬達，能夠在10納米的精度內調整鏡片的形狀和方向。發射后這些鏡片會在高精度的微型電動機和波面傳感器的控制下展開。
普通地面天文望遠鏡、哈勃超深空與詹姆斯·韋布太空望遠鏡成像距離對比（紅字：紅移值，白字：光與宇宙大爆炸的時間差）
我們熟悉的哈勃太空望遠鏡位於距離地表575公里的近地軌道上運行，因此在航天飛機時代，宇航員可以親自前往哈勃望遠鏡進行故障處理。而詹姆斯‧韋布太空望遠鏡位於離地球150萬公里的距離，即使出現故障也不可能頻繁派遣宇航員前去處理。但由於太陽─地球的第二拉格朗日點（L2）重力相對穩定，韋伯望遠鏡相對來說可以保持運行軌道不變，不需要頻繁地進行軌道修正，可以更穩定的進行觀測，而且還不會受到地球軌道附近灰塵的影響。
造價100億美元（約600億人民幣）的望遠鏡這麼吊著，任何人都會心一緊吧
哈勃望遠鏡1小時36分鐘繞地球飛行一圈，因此時刻會暴露在太陽、地球和月亮的光芒中，為了保證觀測，哈勃只能做一個巨大的鏡筒遮光；而韋伯望遠鏡會與地球同步圍繞着太陽公轉，一年一圈，大多數時間躲在地球的陰影里，可以遮住太陽大部分光線，還有厚厚的遮陽板保證望遠鏡的工作環境。
靈敏度是哈勃100倍 肩負四大使命
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，靈敏度是哈勃太空望遠鏡的100倍，並有望揭開135億年前宇宙的早期模樣。
JWST原計劃最初計劃2007年發射，最初預算5億美元，但按照NASA最新預算，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡總計預算高達96.6億美元。最終完成部署並運營，絕對超過100億美元，絕對稱得上史上最昂貴的太空望遠鏡！而哈勃太空望遠鏡最初預算47億美元，發射升空20年後總計花費接近100億美元。由於傑出的紅外觀測功能，韋伯太空望遠鏡將能夠尋找系外行星水蒸氣特徵，從而提高NASA尋找和研究類地系外行星的能力。
哈勃望遠鏡運行近三十年來在很多方面改變了人類對宇宙的認識，但是哈勃望遠鏡上幾部紅外相機的靈敏度不夠高，人們需要使用更高靈敏度的紅外設備。由於宇宙膨脹，第一批天體的光線抵達望遠鏡時，已經偏向電磁光譜的紅色一端。韋伯太空望遠鏡因此應運而生，它將讓我們看到宇宙很年輕時的景象。韋伯太空望遠鏡能夠專門在紅外光譜下進行觀測，並且擁有極高的靈敏度。因此，它有能力看得更遠、更清晰，使我們能夠以前所未有的便利性觀測和研究宇宙。
韋伯望遠鏡有四大使命：首先，它將嘗試觀測宇宙大爆炸后出現的第一批天體，例如星系、黑洞和超新星；其次，它將觀測星系隨時間如何生長；再次，它將觀測恆星和行星系統在氣體塵埃雲內部如何形成；最後，它將觀測其他恆星周圍的行星以及我們身處的太陽系本身，了解這些天體系統的成長和演化歷程，並幫助了解地球如何具備能提供生命繁衍生息的條件。
韋伯望遠鏡任務徽章
歐空局也表示：韋伯太空望遠鏡提供的數據還將回答一些令人信服的問題：黑洞是如何形成和成長的，以及它們對早期宇宙的形成和演化有何影響。根據美國物理學會今年4月份的研究報告稱，韋伯望遠鏡將能利用其搭載的儀器調查7顆可能宜居的系外行星的大氣層，以尋找氨和其他可能的生命跡象，並有望在三天內給出結果。
諸多科學與工程領域的創新
在延期的這十四年時間內，科學家們在韋伯望遠鏡上進行了非常多工程學和科學領域的創新。比如巨大的“遮陽傘”結構，以及創造最低工作溫度紀錄的設備等。
5層隔熱結構
為讓韋伯望遠鏡將捕捉紅外光的能力發揮到最大限度，就必須儘可能減少主要來自太陽、地球和月球的光和熱輻射干擾。為此，科學家們設計出了一種巨大的“遮陽傘”結構，這個“遮陽傘”與一個網球場大小相當，擁有5層隔熱結構，層與層之間有間隙，這樣，向陽一面溫度可達110℃，經過遮光板的層層反射吸收和衰減，到達主鏡時溫度就能降到-223℃。為了保證近紅外、中紅外的觀測環境，望遠鏡的冷卻系統還可以將環境溫度分別降到-234℃和266℃，能使遠端的觀測設備保持低溫工作狀態。
在地面展開鏡面的韋伯望遠鏡
150萬公里的軌道高度讓韋伯望遠鏡觀測角度比哈勃好很多，可以幫助科學家揭示有關宇宙早期的一系列謎團。由於身處這樣幽深寒冷的環境，韋伯望遠鏡將在接近絕對零度的條件下進行觀測，其攜帶的一台設備將創造工作溫度的最低紀錄——零下267攝氏度。
一旦出現故障 維修會非常困難
由於韋伯望遠鏡主鏡由18個鈹製成的六角形鏡片組成，在進入太空后，這18個鏡片將重新組合，並最大限度構成一個整體，協同發揮作用。如果這一功能無法實現，韋伯太空望遠鏡將很有可能成為在茫茫太空中漫無目的遊盪的“盲人”，因為一旦進入太空，韋伯望遠鏡再進行維修會非常困難，而能夠將宇航員送抵150萬公里L2點的SLS火箭與獵戶座飛船首飛不會早於2024年。
科學家對韋伯的期望
科學家們對韋伯望遠鏡最大的期望是能夠觀測到接近宇宙起源處，從而檢驗標準宇宙模型的精確性，讓人類對宇宙的認識更深刻。
哈勃與韋伯望遠鏡觀測波段的差異
現代標準宇宙模型理論認為，宇宙起源於138億年前的大爆炸。宇宙中任何信息最快的傳遞速度就是光速，也就是說大爆炸的光傳遞到我們眼中需要138億年，如果能夠看到138億年的宇宙，將是大爆炸那一刻的狀態。由於宇宙膨脹，光線的傳播會發生紅移效應，就是向波長更長的光譜紅端偏移。根據哈勃定律，距離越遠，星系的退行速度越快，紅移量就越大，因此，130多億光年距離的光傳遞到地球，早就脫離可見光波段範圍了，成為了紅外線。
韋伯望遠鏡的上面與底部
紅外線波長越長，穿透宇宙塵埃的能力就越強，因此可見光望遠鏡無法觀測到的遠方天體，可以用紅外望遠鏡觀測到，要想更好觀測宇宙早期天體，就必須提高紅外波段的觀測能力。紅外線波長越長，穿透宇宙塵埃的能力就越強，因此可見光望遠鏡無法觀測到的遠方天體，可以用紅外望遠鏡觀測到，要想更好觀測宇宙早期天體，就必須提高紅外波段的觀測能力。這就是韋伯望遠鏡如此重視紅外波段的原因。哈勃望遠鏡觀測到最遠的星系距我們134億光年，那是宇宙誕生后4億多年的樣子，這已經是哈勃的觀測極限。科學家們相信，韋伯望遠鏡發射成功並正常工作后，有可能觀測到距我們136億光年的天體，獲得宇宙誕生后2億年左右的照片。這對驗證我們已有的理論非常重要，不管是證實還是推翻了已成定論的標準模型，對人類來說，都將是一個巨大的進步。
歐空局官方的韋伯望遠鏡發射任務海報
除此之外，韋伯在觀測發現太陽系外行星，甚至地外生命和地外文明方面，也將發揮出比哈勃更強大的功能。可以預見，韋伯升空到達預定軌道后，將會帶給人類一個又一個新的驚喜。
來源：綜合科普中國，科技日報等內容。