7月11日，美国总统拜登在白宫公布了首张詹姆斯·韦布空间望远镜拍摄的全彩宇宙深空图像，拍摄的是距地球46亿光年的“SMACS 0723”星系团。美国宇航局（NASA）表示，这是迄今最遥远、最清晰的宇宙红外图像。
SMAC S0723星系团
图像所展示的“SMACS 0723”星系团包含数千个星系，还包含迄今用红外线观测到的最微弱的天体。图像覆盖的广袤宇宙中这片星空的大小，相当于地面上的人展开手臂后观察上面的一粒沙。
这一图像由韦布空间望远镜搭载的近红外相机拍摄，由不同波段的图像合成。
NASA表示，“SMACS 0723”星系团的总质量使其可以产生“引力透镜”效应，放大了它背后更遥远的星系。韦布空间望远镜的近红外相机将这些遥远的星系清晰聚焦，它们具有以前从未见过的微小、微弱结构，包括星团和漫射特征等。随着韦布望远镜对宇宙中最古老星系的观测，研究人员很快将开始更深入了解这些星系的质量、年龄、历史和成分。
早在多年前，前辈哈勃望远镜就拍摄过这个区域。但韦布望远镜拍到的新照片细节更多、更震撼。
韦布空间望远镜于2021年12月25日从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空，今年1月24日顺利进入围绕日地系统第二拉格朗日点的运行轨道。随后，它经历了长达近半年的调试。
美国东部时间7月12日10时30分（北京时间昨晚22时30分），NASA陆续发布了其他几张照片。首批彩色图像的发布，标志着这台最先进的空间望远镜正式开工了。
南环星云
史蒂芬五重星系
把房子那么大的镜子装进火箭
据NASA介绍，韦布空间望远镜耗资100亿美元，是该机构迄今建造的最大、功能最强的空间望远镜。这100亿美元花在哪？科学家造望远镜又遇到了哪些困难？
早在去年韦布望远镜发射前，美国《量子》杂志就曾发布过一篇释义性报道《如果它成功了，韦布空间望远镜会改写宇宙历史》。这篇报道后来拿到了今年的普利策奖，其中详细介绍了韦布空间望远镜背后的故事——
要想回望宇宙的诞生，科学家必须先磨出一面和房屋一般大的镜子。它的表面必须光滑到如此的地步——如果镜子被放大到一整个大陆那么大，它的上面不会有超出脚踝高度的山峰或低谷。只有这么大这么平的镜子，才能收集并聚焦来自天空中最遥远星系的微弱光线。
镜子由铍制成。这种材料轻、结实、坚硬，呈粉末状，有毒，是一种令人头疼的东西，但也是唯一可行的东西。铍粉在俄亥俄州被压成块，然后在亚拉巴马州被切割。镜片上再覆一层黄金，因为黄金能极好地反射红外线。最后，加利福尼亚州一家专门为这个项目而建造的工厂为镜面抛光。
因为要把房子那么大的镜子装进火箭，镜面被拆分成了18块镜片。
为了共同聚焦产生清晰的图像，镜片在太空中展开后，必须排列到近乎完美的地步，这就需要精度极高的电机。NASA最后选用了制动器，能以10纳米的精度推动镜面。这个宽度仅为头发的万分之一。
网球场大小的遮阳罩厚度只有人类头发的直径
为了能最大程度感知宇宙中的微软闪烁，韦布望远镜必须前往第二拉格朗日点。在那个点，月球、地球和太阳都位于同一个方向。架设起一个网球场大小的巨幅遮阳罩，望远镜就可以同时挡住这三个天体。通过这样的方式，望远镜终于可以进入极度深寒的状态（-223℃），从而探测到宇宙黎明时的微弱热量。
遮阳罩既是红外望远镜的唯一希望，也是它的致命弱点。
展开时又要足够大，重量又不能超出火箭的承重，遮阳罩只能由薄织物组成。工程师心知，薄织物是“不确定的”，它的运动不可能被完全控制或预测。如果遮阳罩在展开时被钩破，整个望远镜就会变成一坨太空垃圾。
遮阳罩的材料，研究小组选了美国杜邦公司的“卡普顿”。这是一种光滑的银色塑料，看起来很像薯片袋的内层，厚度只有人类头发的直径。“卡普顿”的撕裂风险不低，因此保险起见，研究小组决定安装五层。一个由吊臂、电缆和细绳所组成的系统，将把这五层遮阳罩都充分展开，分离并系紧。
老问题解决了 新问题又产生了
光是遮阳罩展开有多难？韦布项目的首席工程师迈克·门泽尔这样形容说：“如果是刚性的东西，比如一扇门，你安上一条铰链，就可以预测它的运动方式。小菜一碟。但现在给你的是一条软的毯子。在床上推一条毯子，然后试着预测它会变成什么形状？太可怕了。同样的事情也发生在绳子上——每一根拉紧遮阳罩的绳子，可以有一百万种不同的运动方式。”
2004年，有团队成员提议，遮阳罩可以折叠成Z字形，也就是“手风琴式折叠”。门泽尔觉得这个办法行得通。
但问题是，如何保持遮阳罩处于手风琴折叠状态，直到做好准备时再展开。工程师安迪找到了解决办法：107根固定针，可以像猫的爪子一样缩回。
固定针又带来了另一个棘手的问题：针会造成针孔。如果在展开后，所有五层遮阳罩上的针孔恰好排成一条直线，就会让阳光通过，加热望远镜的光学器件。
门泽尔说：“这是个之前根本想不到的小细节，直到你开始做了才发现，天啊，五个针孔有可能排成一列，这事听起来不大，但把安迪搞到借酒浇愁。谢天谢地，他后来想通了。”安迪勤勤恳恳测试了许久，终于找出了一种方案，使得五层大小各异的遮阳罩不论怎么展开，上面的针孔都不会排成直线。
或能改写宇宙历史
韦布望远镜原本打算在2007年发射。但随着科学家对太空有了更多了解，他们想要探知的问题也变多了。于是，它的发射推迟了14年，预算从最早的5亿美元，变成了100亿美元。
目前，韦布望远镜的使命是帮助科学家了解这七大问题：
1.宇宙中第一颗恒星什么时候、在哪里形成？
2.超大质量黑洞的起源是什么？
3.暗物质是冷的吗？
4.大质量恒星如何爆炸成超新星？
5.像地球这样的行星上的水是从哪里来的？
6.最有希望的系外行星可以孕育生命吗？
7.宇宙膨胀率是否打破了目前的宇宙学模型？
即使韦布望远镜去年底成功发射，科学家仍用“如坐针毡”来形容这半年多的时间。它的前辈哈勃望远镜发射后就出现“近视”的问题，NASA还能派宇航员前去修理。韦布望远镜离地球150万公里，而且第二拉格朗日点本身处于不断变动的状态。
7月12日，随着首批彩色图像的公布，韦布空间望远镜正式开工了。
按照计划，韦布望远镜将运行10年。不过NASA表示，它完全可以支撑20年。
此刻，韦布望远镜正静静漂浮在黑暗寒冷的太空中。它背后是太阳、月亮和所有人类生活的暗淡蓝点。它未来带回的信息，将推进甚至颠覆人类对宇宙的理解。
橙柿互动综合报道
转自：小学科学教学
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