“韦伯”太空望远镜终于发射升空！耗资百亿美元 ， 14年前就计划将其发射至太空 ， 为何拖了这么久？它与“哈勃”有何不同？

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北京时间2021年12月25日20点20分,在发射延迟数年后 ， 哈勃太空望远镜“继任者”—— 詹姆斯?韦伯太空望远镜从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空 。
据介绍 ， 韦伯太空望远镜耗资约 100 亿美元 ， 比哈勃望远镜大六倍 ， 有望观测到 135 亿年前的宇宙 。

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▲韦伯望远镜集成科学仪器模块内各仪器图示及发射运行过程等相关展示（图片来源：《北京科技报》）
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二十五年“磨”一镜

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▲地球（蓝色点）-太阳（黄色点）两体体系的五个拉格朗日点（绿色点）
从1996年开始 ， 美国宇航局从寻找建造这个新式空间望远镜计划至今已经有25个年头 。 韦伯望远镜作为美国宇航局史上最复杂的项目之一 ， 其风险是巨大的 。 “韦伯”太空望远镜将放置于太阳─地球的第二拉格朗日点 ， 距离地球150万公里远（地球与月球平均距离38万公里） ， 由于距离地球太遥远无法派宇航员进行维修保养 ， 所以它的设计制造必须完美无缺 ， 否则将功亏一篑！因此一旦在测试中发现任何未知问题 ， 都会导致发射被推迟 。
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“三位一体”的光学组件
韦伯望远镜的光学系统组件是最重要的有效载荷 ， 具有等效口径大、境面反射率高、极冷环境佳和聚焦精度好这几个特点 ， 显示出技术和工程上的创新 。 光学系统组件是一个“三镜系统” ， 包括主镜（一级）、副镜（二级）和第三个镜面——光学子系统 ， 完整的光学系统组件像一架射电望远镜 。

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▲光学组件工作原理
主镜最大最重 ， 需要一个大型支撑结构 ， 很难磨制成单一镜面 ， 且现有运载火箭整流罩内也无法装下 ， 因此主镜面由18块独立的六边形镜片组成 。 六边形镜片很容易无缝拼接在一起形成近圆形的主镜面 ， 每个镜片的等效直径为1.32米 ， 拼接完成后的主镜面抛光总面积达26.3平方米 ， 除去副镜和支撑支柱的遮挡部分 ， 有效收集面积为25.4平方米 ， 远远超过哈勃望远镜的主镜 。
为使主镜各镜片能够精确聚焦 ， 除加工时保持极高的精度外 ， 每个镜片背面装有6个微型驱动马达 ， 主镜中心还有一个马达 ， 用于调整曲率 。 而为了将主镜各镜片对齐 ， 形成单一的大镜子 ， 每个镜片都对齐到头发厚度的万分之一 。 加上其他仪器的调整动作 ， 整个望远镜共装有132个微型马达 。

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▲镜片背部结构
经过多道工序 ， 铍镜片最后的质量为20千克 ， 单位面积质量仅为哈勃望远镜主镜的十分之一 。 加上马达等部件 ， 镜片总质量也仅40千克 ， 主镜总质量约720千克 。
第三级镜面是可精细调整的后视镜 ， 位于主镜中心突出的黑色鼻锥内 ， 也称为后光学子系统 。 主镜捕获的光线经反射后 ， 被聚焦于副镜上 ， 副镜将光线反射到第三级后镜上 ， 再射向可精细调整的后镜 ， 最后聚焦于主镜后面排列的科学仪器上 。 该部位安装着星光分析设备或相机 ， 使望远镜的视野十分开阔 。