詹姆斯·韦布空间望远镜工作艺术想象图。（NASA网站/图）

有“史上最强空间望远镜”之称的詹姆斯·韦布空间望远镜（James Webb Space Telescope）在北京时间2021年12月25日成功发射升空后，一直吸引着天文学界和公众的高度关注。北京时间2022年1月25日，美国国家航空航天局（NASA）宣布，詹姆斯·韦布空间望远镜于当日凌晨3时许成功实施轨道捕获控制，顺利进入了环绕日地第二拉格朗日点（L2）运行的晕轨道，为发射升空后至关重要的第一阶段画上了一个完美的句号。目前，项目团队已经开始了望远镜测试工作，正在为2022年夏天的首次正式观测进行积极的准备。

在发射升空后的一个月时间里，詹姆斯·韦布空间望远镜一边飞向距离地球约150万千米的日地第二拉格朗日点，一边完成了堪称有史以来最复杂的太空展开，这些展开动作直接决定了任务最终的成败。在展开过程中，有344个被称作“单点故障”的节点，相当于望远镜要经历344次考验。如果其中有一步出错，这台价值超过100亿美元的望远镜就有报废的风险。幸运的是，这台备受期待的空间望远镜顺利完成了全部既定操作，为接下来的探测工作奠定了坚实的基础。

发射升空后，詹姆斯·韦布空间望远镜首先打开太阳能电池板以获得能量供应。此后，望远镜进行的第一项关键操作是打开遮阳伞的5层薄膜。遮阳伞的作用是帮助望远镜隔绝来自太阳、地球和月球的热辐射。在这5层薄膜中，4层用来满足冷却望远镜的要求，余下的1层则作为备份，以备在其他4层薄膜发生损坏时起到补充作用。这些经过特殊设计的薄膜的隔热效果非常明显：望远镜会在-233℃的极低温度下工作，而望远镜的受热面温度则达到约85℃。

詹姆斯·韦布空间望远镜接下来开始副镜和主镜的展开，这也是整个过程中最复杂、最具挑战性的工作。这台空间望远镜所具有的划时代的探测能力得益于主镜面积相较前代望远镜（例如哈勃空间望远镜和斯皮策空间望远镜）的显著增加，但这同时对火箭发射提出了挑战。

詹姆斯·韦布空间望远镜。（NASA网站/图）

望远镜主镜由18块六边形的镜面组成，直径达到6.5米，需要经过折叠才能装入火箭。折叠方式是两翼的各3块六边形镜面在发射时向后折叠，待望远镜进入太空后再展开。这台望远镜在被折叠后，高度为10.66米，宽度为4.5米，被放置在高度为17米、直径为5.4米的整流罩中。在太空中完成展开后，整个望远镜的高度为8米，长度为21.2米，宽度为14.2米。

北京时间2022年1月5日晚，望远镜副镜首先成功展开并锁定。副镜镜面镀金，作用是将主镜反射并聚焦的光线反射到主镜中间的小孔里，光线在其中再经过一系列光路，最终进入探测设备中。北京时间1月8日晚，望远镜主镜拼接完成。18块六边形镜面拼接成接近圆形的主镜，有利于聚焦形成清晰的图像。每块主镜背后都安装了微型电机，用来精密调节镜片的位置。

在主镜展开后，詹姆斯·韦布空间望远镜正式成形。此后，望远镜又用半个多月的时间飞向预定位置，即日地第二拉格朗日点附近。工作在这个位置的航天器能够相对太阳和地球保持基本稳定，因此对需要在相对地球稳定位置进行长期工作的航天器来说，那里是一个理想的位置。在此之前，威尔金森微波各向异性探测器、赫歇尔空间望远镜和普朗克卫星等探测器都曾在这个位置附近停留。

詹姆斯·韦布空间望远镜运行的轨道是一个椭圆形轨道，半长轴83.2万千米，半短轴25万千米，轨道周期约6个月，最远距离地球约180万千米。因为望远镜需要由太阳能电池板提供能量，所以望远镜永远不会处于地球或月球的阴影中。

这台耗资巨大的望远镜的设计使用寿命为10年，这个时间主要是由望远镜所携带的燃料量决定的。但鉴于发射入轨和中途修正都达到了极高精度，节省了大量燃料，因此任务团队认为望远镜的工作周期将远超10年，计划可以达到约20年。

在詹姆斯·韦布空间望远镜到达日地第二拉格朗日点后，项目团队即开始为期3个月的测试工作，主要内容是校准主镜的18块镜片，使它们真正合为一体，以发挥强大的观测能力。这18块镜片必须做到严丝合缝，不同镜片之间的高度起伏不能超过50纳米。如果把望远镜的大小比作美国的国土面积，那么每一块主镜镜片的大小就相当于一个得克萨斯州，望远镜项目团队需要保证不同的“得克萨斯州”拼接到一起时彼此之间高度差不超过3.8厘米，由此可见其精密程度。

在接下来3个月的时间里，校准主镜的工作将分成7个阶段。此前，项目团队已经开发出一套校准望远镜主镜的算法并且在1/6大小的望远镜模型上进行了大量的地面测试，现在他们要在真正的望远镜上进行操作。2月2日，望远镜上的近红外相机（NIRCam）完成了对一颗编号为HD84406的恒星的拍摄，这是望远镜探测到的第一缕星光，拍摄的照片将用来帮助校准望远镜主镜。

在校准主镜的同时，望远镜仪器将继续冷却，以达到工作所需的低温。大约4个多月后，望远镜将正式开始进行探测并获得首批成果。在不久之后的夏天，我们有望以史无前例的精度望向宇宙深处，洞察大爆炸发生后仅几亿年时宇宙的模样。

南方周末特约撰稿 鞠强

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