2021年刚过去的圣诞节，经历三十多年建造、耗资百亿美元的詹姆斯·韦布望远镜终于发射升空。六个月后，它将在遥远的轨道上部署完毕，开始工作。这台开启新时代的太空望远镜有哪些特别之处？天体物理学家苏萌在这次的巡天报告中详细解读了韦布的设计，并畅想了韦布之后太空望远镜和天文学的未来。
韦布望远镜将给人类带来第一次对早期宇宙天体结构的详细考察。要知道，我们自身和我们所知道的今天宇宙的一切都是从那个时代开始诞生演化的，这样的信息对天文学家来说是多年来梦寐以求的。韦布上的红外探测器是地面望远镜完全望尘莫及的，从系外行星、早期恒星形成、星系形成与演化研究的方方面面，未来十年韦布将一次又一次地改进甚至颠覆天文学家今天的认知。
过去的三十年时间里，韦布望远镜不断消耗着美国航天局（NASA）有限的预算，总支出占到NASA对整个天体物理学科领域预算的四分之一左右，影响了其他中小型天文项目的开展，一度有很大的风险被叫停。而为了让这个过于昂贵又不允许犯错（too big to fail）的项目成功实施，NASA不得不投入更多的经费，直到达到98亿美元的天价。
韦布望远镜不像哈勃望远镜一样，在距离地球数百公里的轨道上绕地球运行，而是在相较数千倍远的日地第二拉格朗日点（L2）运行，大约是地月距离的四倍之多。这是太阳和地球的五个引力平衡点之一，太阳和地球两个物体的引力几乎平衡于韦布望远镜的运动向心力，就像太空中的一个小停车位，允许卫星坐在相对稳定的位置，同时使用最少的燃料留在那里，相对容易地保持在一定空间范围内工作（并不是一个点，而是一个区域）。
韦布望远镜带有一个创新设计的低温冷却器，花费了一亿五千万美元。冷却器需要尽量减少功耗，因为韦布只有由太阳能电池阵列提供的两千瓦供电能力，实现超低温环境的同时，还需要避免各种运动部件振动产生的影响，因为望远镜哪怕最微小的抖动都可能导致最后经过长时间曝光的图像变得模糊。
韦布直径6.5米的金光灿灿的主镜大概是望远镜最引人注目的部分，它由十八个六边形模块组成。我敢打赌它跟你见过的任何望远镜的镜子都不一样，那么它为什么被设计成这样呢？
韦布的主镜需要在L2点运行时保持极其精确的形状，不能随着温度变化剧烈变形，而且质量要非常轻才能满足发射到L2点的需要。这块光鲜亮丽的主镜是镀金的铍结构。
铍是一种独特且昂贵的材料，它是一种轻质金属，原子序数是四，它比传统的镜面材料石英玻璃轻得多。铍更有能力应对低温环境，保持镜面的形状，不会收缩得太厉害。虽然铍比钢更容易断裂，但在实际断裂之前更难变形，铍的硬度是钢的六倍，使它成为完美主镜结构的建造材料。
韦布望远镜成本不断翻倍的增长导致该项目多次面临取消的威胁。韦布在2001年缩小了原先的设计并在2011年重新规划，避免了被取消的命运。
未来20年太空资源的商业化开发将极大提升我们探索宇宙的“性价比”。那么我们如何为天体物理学和行星科学设想一个更大的、开放的、有吸引力的未来呢？
我认为，答案在于太空资源的商业探索与利用。这看起来似乎没有直接联系。天文学家正为未来20年的时间尺度开展任务规划，但还没有充分意识到未来20年商业太空活动的重大变化和可能机会。
毫无疑问，科学是人类太空时代的主要受益者。自从第二颗和第三颗人造地球卫星（即1957年的Sputnik 2号和次年的Explorer-1号）发现了地球的辐射带以来，人类对于宇宙的认知从运行于整个太阳系的科学卫星与远行的航天活动中源源不断地涌向地球。