詹姆斯韦伯太空望远镜（它需要高冷——詹姆斯韦伯太空望远镜专业科普解析，其五遮光罩）

本文目录

• 它需要高冷——詹姆斯韦伯太空望远镜专业科普解析，其五遮光罩
• 詹姆斯-韦伯太空望远镜：它将回答哪些问题
• 美国耗资近100亿美元的詹姆斯·韦伯太空望远镜到底有多厉害
• 詹姆斯韦伯太空望远镜如此重要的5个原因
• 詹姆斯韦伯太空望远镜的意义何在
• 詹姆斯韦伯太空望远镜和哈勃望远镜有什么差别

它需要高冷——詹姆斯韦伯太空望远镜专业科普解析，其五遮光罩

詹姆斯韦伯太空望远镜是一台红外太空望远镜，它将观察135亿年前的天体，这些天体距离人类实在太遥远啦，所以为了能够探测到这些微弱的热信号，韦伯本身的温度非常低。为了保护望远镜不受外部光源和热源（如太阳、地球和月球）以及韦伯自身发出的热量的影响，韦伯有一个5层网球场大小的遮光罩，这五层遮光罩的实际尺寸为21.197米乘14.162米。 通过被动地向太空辐射热量，遮光罩将帮助望远镜冷却到低于零下223 C的温度，詹姆斯韦伯太空望远镜的很多科学载荷都必须在零下234 C的温度下才能工作。部分红外仪器甚至只能在7开尔文的温度中工作，也就是零下266 C的温度。为什么遮光罩有五层呢？只有一层不是更简单吗？其实美国宇航局这么设计是有原因的，这样设计的话遮光罩的每一层都比下面的一层要冷。热量在层间可以被释放出去，层间的真空也可以很好的隔热。 另外，遮光罩由一种具有特殊热性能的轻质材料制成，称为Kapton，它们也有特殊涂层。Kapton是一种聚酰亚胺薄膜，由美国公司开发。它具有很高的耐热性，在零下269到零下400摄氏度的温度范围内也能保持稳定，在高温下也不会熔化或燃烧。在地球上，Kapton聚酰亚胺薄膜可用于各种电气和电子绝缘应用。 五层遮光罩的闪亮银色材料是材料科学和工程领域的一项复杂而创新的壮举，每一层都由独特的复合材料制成，每一层都有特定的厚度和尺寸，它们必须在空间中精确分离，不能互相粘在一起，美国宇航局甚至还利用了特殊的接缝拼接科学限制陨石的破坏。遮光罩的一些独特之处在于其坚固而超薄的材料、特殊的风筝形状以及其各层的特殊作用。 遮光罩最热的两层（也就是第1层和第2层）会一直面向太阳，这两层遮光罩里面掺杂着混合硅元素，它可以将太阳的热量反射回太空。另外，这些遮光罩是可以导电受控的，而且每层遮阳板都非常薄。第一层面向太阳，厚度仅为0.05毫米，而其他四层厚度为0.025毫米。合成硅涂层的厚度更小，硅涂层的厚度仅为50纳米。遮光罩的大小和形状也略有不同，第5层最小，第1层最大。第1层相对平一些，第5层更弯曲，褶皱更多。 另外，这种薄膜材料很坚硬，它们是无法被撕裂的，比如说小陨石击中了遮光罩，遮光罩不会被撕裂，只会有一个洞。遮光罩的材料会随着温度的降低而收缩，而温度高了则会膨胀。

詹姆斯-韦伯太空望远镜：它将回答哪些问题

詹姆斯-韦伯太空望远镜的科学目标涵盖了非常广泛的主题，另外它还将帮助解决天文学中的许多公开问题。 它们则可以被分为四个主要领域。

其他世界

关键问题：行星系统是在哪里以及如何形成和演变的？

由于快速发展的系外行星研究领域--太阳系以外的行星--韦伯将能对一些关键问题做出贡献，比如地球是独一无二的吗？跟我们相似的其他行星系统是否存在？我们在宇宙中是孤独的吗？

韦伯将详细研究各种各样的系外行星的大气层。它将搜索跟地球相似的大气层以及关键物质的特征如甲烷、水、氧气、二氧化碳和复杂的有机分子，并希望能找到生命的组成部分。通过这种方式，韦伯将补充欧空局的大气遥感红外系外行星大型调查(Ariel)，后者将研究系外行星是由什么构成的、它们如何形成以及它们如何演变。

在离家更近的地方，韦伯还将研究我们自己太阳系中的系外行星。许多系外行星跟海王星和天王星相似，因此研究我们自己太阳系附近的行星可以为更好地理解一般的行星形成提供新的见解。

恒星的生命周期

关键问题：恒星是如何和在哪里形成的？是什么决定了它们形成的数量和它们各自的质量？恒星是如何死亡的，它们的死亡又对周围的介质有何影响？

恒星将宇宙中的简单元素转化为较重的元素并通过超新星的**将它们传播到整个宇宙。在光谱的红外部分进行观测，韦伯将能透过新生恒星周围的尘埃包层。它极高的灵敏度也将使天文学家能直接研究微弱的原恒星核心--恒星诞生的最早阶段。

韦伯将研究褐矮星，即质量介于行星和恒星之间的暗淡天体，其本身的质量不足以启动热核反应并成为成熟的恒星。韦伯将确定尘埃和气体云如何及为什么会坍缩成恒星或成为气体巨行星或褐矮星。

韦伯还将看到最大质量的恒星作为超新星**，并留下更多的尘埃和气体云，以及丰富宇宙的珍贵重金属，以形成新一代的恒星。

早期宇宙

关键问题：早期宇宙是什么样子的？第一批恒星和星系是什么时候出现的？

在人类 历史 上，我们第一次有机会直接观察第一批恒星和星系的形成。韦伯的红外线视野使它成为一台强大的时间机器，它将回望135亿年，这超越了哈勃“深场”的极限。据悉，哈勃“深场”向我们展示的是年轻的星系，当时它们只有几亿年的 历史 且很小、很紧凑、不规则。韦伯的红外敏感度不仅可以追溯到更远的年代，而且还将揭示出关于早期宇宙中的恒星和星系的更多信息。哈勃看的是“幼儿期”的星系，而韦伯将看到“婴儿期”的星系。

韦伯的数据还将回答一个引人注目的问题：黑洞在早期是如何形成和发展的以及它们对早期宇宙的形成和演变有什么影响。

随时间推移的星系

关键问题：第一个星系是如何随时间演变的？我们能从暗物质和暗能量中了解到什么？

今天的宇宙中充满了星系--由数千亿颗恒星组成的宇宙岛屿。它们的大小和形状大不相同，并掌握着它们如何形成和演变的线索。在最初的几十亿年里，宇宙是非常活跃的，星系经历了合并事件或被撕裂并夹杂着短命大质量恒星的超新星**。在红外波长下运行，韦伯可以观察到这些原始星系的大部分光线并揭示出它们被尘埃笼罩的恒星诞生和吸收物质的黑洞。

韦伯还将揭示暗物质即充满宇宙但不直接可见的物质。通过这种方式，韦伯将补充欧空局的Euclid任务，该任务将绘制宇宙的几何图形并专门用于研究暗能量（宇宙加速膨胀背后的力量）和暗物质。

美国耗资近100亿美元的詹姆斯·韦伯太空望远镜到底有多厉害

詹姆斯·韦伯太空望远镜非常厉害，主要表现在看远距离上、主镜直径上、设备遮光上和距地轨道超远距离上及耐受低温工作上。在这些方面都表现得非常厉害，详细情况就请大家认真阅读下文。

詹姆斯·韦伯太空望远镜可耐受零下273摄氏度的低温

低温环境是考验各种设备性能的首选环境，像太空望远镜由于工作环境在太空中，对低温环境下的考验更是一种必须。太空极端环境下很多普通设备很难适应该环境，不但会发生故障情况而且还易导致不能正常工作问题。为此就能显现出詹姆斯·韦伯太空望远镜的厉害，依据科研数据显示，该太空望远镜能够耐受的低温能够达到零下273摄氏度。这样低温的环境，已经比太空最低的温度还低，以保证了詹姆斯·韦伯太空望远镜在太空低温环境下，还能正常工作非常的厉害。

詹姆斯·韦伯太空望远镜距地轨道150多万公里

俗话说的好“站得高才能看得远”，太空望远镜一样，只有离地轨道相对比较远，才能清楚得看清太空中所有星球的面貌。哈勃太空望远镜大家应该都不陌生，在研制投入使用后，就被称作先进的太空望远镜。如果按照该望远镜的离地轨距离看，仅仅只有五百五十公里左右。

而詹姆斯·韦伯太空望远镜与哈勃太空望远镜离地轨道相比，还要比它远得远。詹姆斯·韦伯太空望远镜离地轨道能够达到一百五十多万公里，已经到达了太阳和地球的第二拉格朗日点其聚光面积也达到了二十五米左右。它的投入使用，不仅仅方便人们能利用近红外照相机和近红外摄谱仪观测，而且还利于使用精细导星传感器和中红外装置来达到好的观测目的。

詹姆斯·韦伯太空望远镜遮阳装置很厉害大如网球场

对太空装置而言遮阳也是非常重要的，毕竟离太阳越近就越需要遮阳。尤其是太空望远镜如果不遮阳，当碰到太阳光线强烈的时候，就会导致看不清或者设备不能再继续正常使用等现象的发生。为此詹姆斯·韦伯太空望远镜使用的遮阳装置大如网球场。大的遮阳面积就能保证设备良的使用，再加上遮阳装置使用了五层材料结构，就起到了将地球光和太阳光直接的分开，让使用效果更加的完美，是不是非常厉害！

除了以上外詹姆斯·韦伯太空望远镜还有厉害的地方，那就是它的主镜直径比发射它的火箭直径都大。当时为了能够利于发射，研制专家就将它的主镜分成了十八块六角形的镜片。简单说发射时候，主镜是在折叠状态下发射的，到了相关指定轨道后它的主镜才自动展开。大直径的主镜让使用中看到的物体更清楚不说，而且还让看得更远。现在看来耗时二十五年耗资一百亿元的詹姆斯·韦伯太空望远镜，存有厉害的方面还真是非常多，可以说“物超所值”了，大家认为呢！

詹姆斯韦伯太空望远镜如此重要的5个原因

詹姆斯韦伯太空望远镜的全尺寸模型 - 有史以来最强大的光学和红外空间天文台 - 在德克萨斯州奥斯汀展出。（照片：Chris Gunn / NASA）

许多科学家认为，宇宙中的另一个行星就像地球一样，找到它的真正搜索即将开始。

詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）已经完全组装并将很快准备好进行测试 - 它将比其前辈更强大，并且能够进一步 探索 太空以发现遥远星系中遥远的行星。它甚至会为我们提供搜索可以维持生命的氛围迹象的工具。据NASA称，它计划于2021年3月发射升空。

当然有更大的地球望远镜，但正如其名称所暗示的那样，JWST将在大气层上方漫游，提供更加强大的天空无障碍景观，甚至比 历史 悠久的哈勃太空望远镜所能提供的还要多。由美国宇航局与欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CSA）联合资助的红外韦伯望远镜重达6公吨，将从地球轨道运行150万公里。它拥有许多新的技术进步，包括可展开的遮阳板和折叠式分段镜。

“要去最早的星系，我们需要一个更大的镜子，那个更大的镜子必须看更大的光线，”天体物理学家布莱克布洛克说，他是该项目承包商诺斯罗普格鲁曼航空航天系统的主管。“它也必须保持冷却 - 零下400华氏度 - 所以它有一个像网球场一样大小的防晒罩，作为一个巨大的沙滩伞，”她补充道。“它就像100万瑞士法郎，阻挡了太阳的光芒。”

2016年1月在帕萨迪纳举行的电视评论家协会会议期间，布洛克参加了2016年纪录片“望远镜”中的特色，参加了 探索 频道的新闻发布会。她解释了为什么JWST是如此令人印象深刻的努力：

它很强大。 “它是有史以来最大，最强大的望远镜。它在地面上有大型望远镜，但没有任何这种性质和太空复杂性。放下手，它是那里最强大的东西。” 韦伯是哈勃的继承者，它的功能强大了100倍。Webb 望远镜网站解释说，韦伯还有一个比哈勃更大的镜子：“这个更大的光线收集区域意味着韦伯可以比哈勃望远镜能够做得更远。”哈勃望远镜处于一个非常接近地球的轨道上，而韦伯将在150万公里之外。“

这是各种各样的时间机器。 “哈勃，当被推到最大时，可以看到年龄段的青少年星系。我们希望看到婴儿，”布洛克说。“通过韦伯，我们将能够及时看到宇宙中最早的物体。也是第一次，我们将能够描绘围绕其他恒星，远处系外行星的其他行星的特征，并看到如果有海洋，大气层，那里有什么化学元素。“

它将帮助我们绘制宇宙图。 “韦伯望远镜无法果断地说明行星上确实存在生命，但它开始绘制出那个空间并说”那可能是那里的海洋“，这为我们提供了进一步 探索 的路线图并且真的在调查。“ 韦伯将用红外线观察宇宙，这很重要，因为新形成的恒星和行星隐藏在吸收可见光的尘埃后面 - 但红外线可以穿透那些尘埃。

技术人员在2014年展开和分离测试期间检查詹姆斯韦伯太空望远镜的遮阳罩。（照片：美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜 / Flickr）

它可以帮助我们找到下一个地球。 “我们正在计划调查宇宙中暗能量的本质，并了解这些非常古老物体的性质。并且围绕其他太阳的行星特征使我们走上了寻找那里是否还有另一个地球的道路。” 根据Space.com的说法，韦伯还将协助寻找系外行星，这是哈勃所做的，但不是为此而设计的。

这是一场技术政变。 “它有可能从根本上重写我们的教科书，因为它会增加我们对宇宙的看法，”布洛克说。“我们将能够更好地掌握我们所生活的宇宙。技术方面，我们已经看到了这些影响。”

构建望远镜镜子的诺斯罗普格鲁曼不得不覆盖新的地面，因为从未创造出精确的镜子。

“我们发明的技术正被眼外科医生使用，因此有实实在在的好处。我们也在计算机水平上学习东西。我们在理解可部署性方面取得了巨大进步 - 我们如何将这个巨大的防晒罩当作一个大小的网球场并折叠起来。“

2010年，一名技术人员检查詹姆斯韦伯太空望远镜的镜面板。（照片：美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜 / Flickr）

韦伯将拥有一个直径为6.5米的主镜，这个镜面的收集面积是当前一代太空望远镜可用镜面的七倍。根据Webb网站的说法，Webb将具有比哈勃望远镜相机更大的视野，并且比红外斯皮策太空望远镜具有更好的空间分辨率。

JWST计划于2018年推出，但NASA已将其推回数次，理由是需要更多时间来集成和测试组件。NASA宣布，航天器元件和望远镜本身都通过了2019年5月的关键测试里程碑，正在进行最后的热真空测试，以确保他们的硬件能够应对他们在太空中遇到的极端条件。

詹姆斯韦伯太空望远镜的意义何在

詹姆斯韦伯太空望远镜 (JWST) 是一项国际努力，于 2021 年 12 月 25 日成功发射，是历史上最先进的红外天文台和最激动人心的太空望远镜。 在接下来的几周内，JWST 将在距地球约 100 万英里的 L2 拉格朗日点附近向反太阳方向行驶到其目标轨道。从那里它将冷却到极低的工作温度，进行校准和校准，然后在几个月后，即 2022 年中后期开始其科学任务。 其任务目标由太空望远镜科学研究所 (STScI) 指导，重点关注红外天文学的几个关键领域： 检查非常早期的宇宙。由于空间的加速膨胀，来自宇宙中最古老的发光物体的光已经强烈红移到更长的红外波长；这些物质中的大部分，现在距离我们 120 亿多光年，在 ROYGBIV 中是看不见的，但在红外线中仍然可以辨别。由于 JWST 的极端稳定性、灵敏度和分辨率，我们将能够从宇宙历史的极早期——再电离时代，恒星和星系形成的黎明——收集大量全新的信息。绘制可观测宇宙的初期图将有助于我们更好地了解其大尺度结构。了解有关星系形成和演化的更多信息。JWST 预计将调查数十万个遥远的星系，收集新的图像和数据。特别感兴趣的是更多地了解暗物质在星系历史和未来中的潜在作用。 研究恒星和行星系统的形成。我们希望仔细研究恒星托儿所和年轻的尘土飞扬的行星盘，以更多地了解恒星是如何从原始碎片中诞生并形成各种太阳系的。 仔细检查行星。当然，行星不会像恒星那样自行“发光”。它们是天文距离的黑暗和困难的研究对象。但它们确实在电磁光谱的红外部分发出强烈的辐射，使它们成为 JWST 的主要目标。JWST 将对关键系外行星的大气层有清晰的了解；我们将能够确定这些行星的组成，可能包括水甚至生命的化学迹象。该望远镜还将收集我们太阳系内行星、卫星和柯伊伯带天体的新数据。 詹姆斯韦伯绝不是第一台红外望远镜——例如，有基于地球的红外天文台，哈勃太空望远镜具有一定的红外能力，而斯皮策太空望远镜则专注于红外观测。 但由于技术原因，红外天文学相当易怒。地面仪器必须应对各种地面热干扰和地球自身大气层的强烈红外吸收。红外天文台需要保持相当冷的温度，以免因自身热量而干扰自身。 JWST 采用最先进的遮阳板，允许天文台后部利用太阳能发电，同时帮助机载冷却系统将正面仪表的工作温度保持在低于 -380 华氏度，与绝对温度相差不远零。它围绕 L2 点的特殊轨道将使其与地球的夜间同步，同时允许它在每年围绕太阳的跋涉过程中观察整个天空。 这样的条件将极大地增强其 21 英尺、镀金的铍镜阵列——能够将局部微小调整到仅仅纳米，红外光波长的一小部分——及其强大的探测器，以收集比以往更多的原始红外数据。 想象一下，经过多年在光污染郊区的马马虎虎观测后，第一次带着你的业余望远镜在偏远的高沙漠中度过一个晴朗的夜晚。这或多或少是JWST对红外观测状态所做的。 JWST任务的总长度计划为五年；乐观地说，它可能会延长十年。主要的限制是机载推进器的燃料，它必须定期点火以保持围绕 L2 的稳定轨道。最终 JWST 将耗尽气体并漂流。 但是，如果一切顺利，在这宝贵的几年里，我们将能够学到很多关于宇宙的东西，无论远近。STScI 已经计划和安排了一些 JWST 观察任务，以及一些“公关噱头”任务，以帮助公众了解 JWST 的能力。该数据将进入科学记录以供一般使用。但 STScI 也在部署和管理来自世界各地天文学家的个人自主项目。根据每年同行评审的确认，世界各地的天文学家都有机会在 JWST 的运行生命周期内将其用于自己的目的。

詹姆斯韦伯太空望远镜和哈勃望远镜有什么差别

詹姆斯韦伯太空望远镜的发射计划已经宣布取消，时间推移至2019年的春季，这个真是令人感到不爽，但是这项工作拥有非常实用的价值，大家可以更快的获得更多的关于宇宙的奥秘和真相，所以备受天文爱好者的欢迎，下面给大家分享詹姆斯韦伯太空望远镜和哈勃望远镜有什么差别。

詹姆斯韦伯太空望远镜和哈勃望远镜有什么差别：

①它是著名的哈勃太空望远镜和施皮策太空望远镜的后继计划，也就是增强版，当然要后浪推前浪了。

比如说硬件很硬，望远镜口径就达6.5米，而哈勃只有2.4米，是后者2.7倍还多。聚光面积高达25平方米，而哈勃只有4.3平方米，是后者5倍多。

②它能够看到更远更古老的宇宙。

哈勃最大极限可以看到宇宙大**后4.8亿年的景象，而韦伯至少能够观测到宇宙诞生2亿年时的景象。

探测宇宙大**的余晖——宇宙微波背景辐射，正是它最主要的使命。

③它的主镜强大无比。

由18块六角形反射镜构成，由稀有金属铍制成，每个镜面的抛光误差均不超过10纳米。

还有更先进的地方，每块镜片背部都装有7个马达，能在10纳米的精度内调整镜片的形状和方向。

另外，它的主体也不呈筒状，而是在主镜下展开座席状的遮光板。这就是说，聚光部分和镜面部分全都**在外，因此观测范围非常宽阔。

④它的运行轨道位于第二拉格朗日点，也就是距离我们150万公里的深空，远比距离地表600公里的哈勃遥远得多，该点永久背对着地球，引力场相对稳定，也没有近地轨道的尘埃和垃圾影响，具有超好的观测位置和视野。

⑤韦伯太空望远镜代表着21世纪第二个十年的人类最高技术水准，而哈勃太空望远镜仅代表了20世纪80年代的水平，两者差距可想而知。单从红外波段上的观测能力衡量，韦伯望远镜要比哈勃望远镜强大16倍。

不过，它俩不是竞争关系，只会互通有无、携手合作共同探索未知的宇宙。

当然了，它也不是十全十美的天物，比如说

①观测范围主要在红外、近红外波段上，要比能够观测可见光、紫外线、近红外的哈勃窄小很多;

②设计使用寿命也较短，只有5～10年，而哈勃至今已运行27年，预计最长能够运行到2040年;

③一旦损坏，无法维修。因为远在150万公里之外运行，差不多是到月球的4倍远，是不可能派人或者机器人前去维修的。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是目前人类制造的最强大的太空望远镜呢!所以只好享受好事多磨的待遇，发射时间一拖再拖。

最早从2011年一直拖延到2018年10月，就在最近NASA披露：再度改期，发射时间推迟到2019年春。

为什么詹姆斯·韦伯太空望远镜会延迟发射呢？

数次拖延都有数种原因。有缺钱的原因，工期的原因，升级的原因

这次主要是跟航天器总线和遮阳板问题有关。毕竟运载飞船也是极其复杂、精密的，来不得半点儿误差。

詹姆斯·韦伯太空望远镜项目主管还特地澄清：推迟原因跟太空望远镜本身没有任何的关系。

为啥詹姆斯·韦伯太空望远镜敢称呼「史上最强大的太空望远镜」呢?

这个最强大的太空望远镜，造价多少?

按照NASA最近一次预算，詹姆斯·韦伯太空望远镜总计造价88亿美元，预计正式运行花费将超过100亿美元。

这也是多次推高预算，导致多次推迟的一大原因。

堪称史上最昂贵的太空望远镜!

(哈勃最初造价47亿美元，发射升空20年后即2010年，包括多次维修、升级、运营等费用，总计花费将近100亿美元。)

尽管韦伯太空望远镜由美国宇航局、欧空局和加拿大航天局共同投资开发，但拿大头的还是NASA，欧空局主要承担发射任务，由阿丽亚娜5型运载火箭作为载具。

为啥叫詹姆斯·韦伯太空望远镜?该望远镜最早叫新一代太空望远镜，2002年改名JamesWebbSpaceTelescope，简称JWST，以NASA第二任局长詹姆斯·韦伯的名字命名。

此人在1961年～1968年期间，主导过著名的阿波罗登月计划等一系列美国史上最重要的太空探测项目。以此命名，更能彰显出美国在太空探索上的雄心壮志。

最关键的问题来了，发射詹姆斯·韦伯太空望远镜最最主要的科学目的是什么?

①观测宇宙最初模样，深度探测宇宙大**后形成的首批星系;

②深度探测宇宙边界、生命起源、外星生命等;

③大幅提升红外天文学观测能力。

看看哈勃太空望远镜27年来，带给我们一个个天大的惊喜，就能够预想到——未来韦伯望远镜将会赐给人类什么样的宇宙礼物了。

下一个太空探索期，JWST就会变成最常用的热词。