造价百亿美元的最强“天空之眼”究竟值不值

作者: 王吉

来源: 赛先生天文

发布日期: 2022-02-22 19:00:00

詹姆斯·韦伯空间望远镜成功发射,耗资百亿美元,历经30年研发,将在原初星系探索、星系形成、恒星形成及地外生命探索等方面带来重大科学贡献。

詹姆斯·韦伯空间望远镜(James Webb Space Telescope)于2021年圣诞成功发射,宣告人类天文探索史翻开了全新篇章。从立项、研发到成功发射,被戏称为“鸽王”的韦伯望远镜耗时近30年,耗资约100亿美元,单独一个望远镜的造价就大概相当于中国航天研究一年的总预算(包括探月和探火工程)。这笔钱究竟花得值吗?

2021年圣诞,詹姆斯·韦伯空间望远镜(以下简称“韦伯”)终于在法属圭亚那航空发射中心成功发射。在经历了一个月的旅程后,韦伯目前已经到达她的最终目的地,距离地球约一百五十万公里的第二拉格朗日点。在韦伯即将开启她的科学征程之时,很多人或许还不知道为何她的建造会让世界最顶尖的航空工程师们呕心沥血、鞠躬尽瘁?又是为何她的发射会让全球天文学家们屏息凝视、翘首以盼?

我们更不知道在未来,她将带来怎样的壮丽画卷,颠覆和刷新人类对整个宇宙的认知。

韦伯于上世纪末正式立项,原计划于21世纪初发射。但是由于种种原因,实际发射日期距原定发射日期相差了几乎20年。这其中的主要原因之一,就是其极高的建造难度。首先,为了能够看得更远,韦伯的主镜比她的上一代哈勃空间望远镜要大了几乎3倍——她6.5米的望远镜主镜必须通过折叠的方式才能放进阿丽亚娜重型火箭的发射仓中。

其次,韦伯的主镜材料是稀有轻金属铍。再次,韦伯主镜的镀膜是金,所以看上去金灿灿的。最后,为了进一步保障韦伯观测的准确性,还必须聊聊韦伯的隔热和制冷问题。

实际上,1997年韦伯立项时的原定发射日期是在2007年,而当时的预算也仅为5亿美元。但是因为种种原因,发射日期一拖再拖,最终发射的时间比原定计划足足晚了14年。这期间,刨除不可抗力的技术和政治原因,频繁的试验差错所导致的修正复工以及始终高举不下的人力成本,也成为了韦伯发射“难产”的主因之一。

从地球之外的生命迹象勘测到宇宙边缘的原初星系探索,韦伯将在以下四个科学方向上做出卓越贡献,带来巨大的科学回报:大幅推进原初星系探索,让人类见到“宇宙第一道光”;加速星系形成的研究进程,使人类坐上“宇宙时光机”;穿透恒星形成的层层迷雾,带人类走进“孕育恒星的地方”;探索地外生命的迹象,引领人类找到“下一个地球”。

所以说,从早期宇宙,到星系演化、恒星形成,再到地外生命,韦伯的肩上承载了几乎所有领域的几代天文学家们寄予的厚望,也难怪她的建造和发射牵动着全球天文学家的心。现在韦伯已经就位,让我们饱含期待,尽情享受它所将带来的宇宙饕餮盛宴和天文科学革命吧!

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