巨镜“韦布”今秋上天

卞毓麟

春暖花开，国际天文界和航天界在热议：韦布空间望远镜今秋真要上天了！

韦布空间望远镜（James Webb Space Telescope，下简称“韦布”）的研制工作发端于20世纪90年代，初称“下一代空间望远镜”，2002年又以詹姆斯·韦布冠名。韦布是美国宇航局（NASA）的第二任局长，在1961—1968年的任期内，卓有成效地领导推进了阿波罗计划和其他一些重大空间探测项目的实施。

“韦布”是NASA、欧洲空间局（ESA）和加拿大空间局（CSA）的合作项目，素有哈勃空间望远镜（下简称“哈勃”）继承者之称。“哈勃”的主镜口径是2.4米，“韦布”则是6.5米，故其灵敏度约为“哈勃”的7倍。“哈勃”以接收天体的可见光为主，“韦布”则基本上是一架空间红外望远镜。“哈勃”的空间轨道高度约600千米，“韦布”则将定居于日地系统的第二拉格朗日点（L2）——在日地连线上与太阳相反一侧、距离地球约150万千米处……青出于蓝，“韦布”将完成“哈勃”力所不逮的许多任务，使人类认识宇宙的立足点更上一个新台阶。

研制空间望远镜从来不会一帆风顺。1975年，科普巨匠阿西莫夫（Isaac Asimov）已在《洞察宇宙的眼睛——望远镜的历史》一书中向公众介绍：NASA打算研制一架大型空间望远镜。其实际进程则是：1981年美国为此组建空间望远镜科学研究所（STScI），1983年此镜以“哈勃”冠名，1985年研制“哈勃”近乎竣工。然而，1986年挑战者号航天飞机失事，发射哈勃的计划几近流产。幸好结局顺利，1990年4月发现号航天飞机携带“哈勃”顺利升空。

“韦布”的经历更奇特：1997年项目经费预算5亿美元，预期2007年发射上天；2002年经费预算增至25亿美元，预期发射时间推迟到2010年；2006年预算达到45亿美元，发射更推迟至2014年；2010年预算达65亿美元，预期2015—2016年发射；2013年预算增至88亿美元，预期2018年发射；2018年预算超出88亿美元，预期2020年发射。在经历各种意外事故、预算危机、国会险些取消项目之后，“韦布”终于箭在弦上，将于2021年10月上天了。

无数的技术细节都必须严格检验——称为苛求也毫不为过。例如，2017年7月开始对“韦布”的“光学望远镜和集成科学设备”（OTIS）模块进行一系列低温学真空测试，历时长达近百天。为了能探测到非常暗弱的遥远天体发出的红外线，整个“韦布”必须维持在40K（约-233℃）的极低温度，而且它的中红外设备（MIRI）还特别需要一个低温降温器，使其温度降至7K（-266℃）。这些检测在NASA约翰逊空间中心的真空室A中进行，该真空室的穹窿形密封大门直径就达12米，重达40吨！

各种科学设备组装在一起的“韦布”，还要在加利福尼亚州的诺斯洛普·格鲁门公司再与飞船部分（即组装在一起的太阳帆和船舱）相整合，进行更多方面的最终测试。现在此事也已顺利完成。

不言而喻，“韦布”的研制团队会充分吸取“哈勃”的种种经验教训。例如，人们记忆犹新，“哈勃”起初竟然成像质量不佳，后经宇航员上天维修，加配一个矫正透镜才诸事大吉。这样的悲剧，绝对不能在“韦布”身上重演，航天员不可能亲临远离地球150万千米的日地系统L2点去维修。杜绝此类隐患，“韦布”已有许多预案和举措。

在到达日地系统L2点之后，“韦布”还要进行一系列调试才能正式开展工作。天文学家可真急不可待了：无论是探索太阳系行星及其卫星，或是探索系外行星，乃至追溯宇宙的早期演化史，“韦布”都大有用武之地。人们可以想象它也许能看到什么样的新现象，但是更令人惊喜的必定是你完全想不到的种种新发现，且让我们拭目以待吧！