備受矚目幾十年的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡（后面簡稱“哈勃”）近期遭到了冷落，人們的目光都轉(zhuǎn)移到空間望遠(yuǎn)鏡的“新貴”韋伯望遠(yuǎn)鏡（后面簡稱“韋伯”）上了。我們不能因?yàn)椤肮蹦昀仙?，就喜新厭舊，忘記她為人類宇宙探索立下的奇功哦。

那么，“哈勃”與“韋伯”到底有什么不同，后起之秀“韋伯”的強(qiáng)勢又在哪兒呢？

簡單地說，這兩臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的區(qū)別集中在三個(gè)方面：

首先，觀測的方式不一樣?！肮敝饕捎每梢姽夂妥贤夤庥^測，波長介于200納米到2.4微米之間；而“韋伯”觀測波長在600納米到28微米之間，主要在紅外波段觀測。紅外線是不可見光，穿透云霧能力強(qiáng)，能夠觀測到更遠(yuǎn)更清晰的圖像。

其次，主鏡口大小不一樣?！绊f伯”主鏡口為6.5米，是“哈勃”的2.7倍；“韋伯”的聚光能力是“哈勃”的6倍以上。因此“韋伯”能夠看到比“哈勃”更暗更遠(yuǎn)的天體，“哈勃”能看到星等30等的天體，最遠(yuǎn)看到了134億光年；理論上“韋伯”能夠看到138億光年，比“哈勃”推進(jìn)了4億光年，可以看到宇宙大爆炸剛開始的嬰兒宇宙。

再次，軌道高度不一樣。“哈勃”是在近地軌道，距離地球只有575公里；而“韋伯”定位在L2拉格朗日點(diǎn)，距離地球150萬公里。因此，它們一個(gè)是圍繞著地球轉(zhuǎn)的地球衛(wèi)星，一個(gè)是圍繞著太陽轉(zhuǎn)的太陽衛(wèi)星，層次完全不一樣，相對(duì)“哈勃”，“韋伯”遠(yuǎn)離地球等天體，環(huán)境更寧靜，沒有大氣湍流干擾。

當(dāng)然，“韋伯”也有不如“哈勃”的地方，如距離太遠(yuǎn)，無法維護(hù)，因此必須一次成功，如有問題就前功盡棄；而哈勃?jiǎng)偘l(fā)送上天就出了問題，由于其在近地軌道，曾經(jīng)派出航天飛機(jī)和宇航員多次進(jìn)行維護(hù)，否則不可能取得現(xiàn)在的成就。

在造價(jià)上，“韋伯”發(fā)射時(shí)就已經(jīng)花費(fèi)了100億美元，是“哈勃”包括這么多年來制造、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用總和的5倍。“韋伯”保證萬無一失，一再推遲發(fā)射修正，設(shè)計(jì)建造時(shí)間花費(fèi)了25年；“哈勃”的服役期限已經(jīng)達(dá)到了22年，“韋伯”的計(jì)劃服役期只有10年。

“韋伯”計(jì)劃服役期10年，而哈勃已經(jīng)服役了22年。

韋伯望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)看到了什么？

總體上，韋伯望遠(yuǎn)鏡才剛剛調(diào)試完成。因?yàn)椴捎眉t外波段來觀測遠(yuǎn)方天體，要求環(huán)境條件非?？量?，周圍不能有任何熱源輻射，望遠(yuǎn)鏡本身環(huán)境溫度要降到接近絕對(duì)零度。

絕對(duì)零度一般稱為0 K，用攝氏度表示為-273.15 。只要溫度高于絕對(duì)零度的物體，都會(huì)發(fā)出紅外線。因此，“韋伯”才必須運(yùn)行在遠(yuǎn)離地球沒有或極少熱輻射干擾的空間，望遠(yuǎn)鏡本身還要用自帶的液氦降溫。

為了阻擋太陽的光輻射，“韋伯”配置了一個(gè)巨大的遮陽傘，打開有一個(gè)網(wǎng)球場大小，“韋伯”主鏡和重要儀器就躲在遮陽傘的陰影中，永遠(yuǎn)在寒冷的暗處窺視著宇宙。“韋伯”的主鏡溫度要降到零下223攝氏度以下，近紅外儀溫度要降到零下233攝氏度以下，中紅外儀要冷卻到零下266攝氏度以下。

而發(fā)射時(shí)，為了將龐大的望遠(yuǎn)鏡裝進(jìn)狹小的火箭頭部，整個(gè)望遠(yuǎn)鏡的主鏡和遮陽傘都要折疊起來，在快要到達(dá)目的地時(shí)才緩緩打開，打開后要對(duì)鏡片焦距進(jìn)行重新調(diào)校，這樣就需要一定的時(shí)間。

“韋伯”是當(dāng)?shù)貢r(shí)間2021年12月25日13時(shí)15分在法屬某基地發(fā)射升空的，一個(gè)月后到達(dá)了預(yù)定的L2拉格朗日點(diǎn)，并完成了打開主鏡、遮陽板，照了第一張照片。當(dāng)NASA在2月12日公布這張照片時(shí)，曾令許多人大失所望。

這張圖片上有模模糊糊的18個(gè)星光，NASA宣稱這是“韋伯”耗時(shí)25個(gè)小時(shí)，拍攝了1500多張照片合成的。這只是一顆叫HD 84406的恒星照片，只不過是“韋伯”主鏡的18片六角小鏡各自為政拍攝出來的不同角度圖像，因?yàn)檫@18片小鏡片剛剛伸展開來，還沒有對(duì)焦。

原來這是一張為了取得調(diào)焦參數(shù)的測試照片，這18片小鏡片各自為政，當(dāng)然就出現(xiàn)散光了。當(dāng)經(jīng)過調(diào)校，18片小鏡子的星光都聚焦在一點(diǎn)時(shí)，令人振奮的一幕出現(xiàn)了，一顆璀璨清晰的恒星出現(xiàn)了，由此預(yù)示著“韋伯”成功到達(dá)自己的崗位，一切正常！

此后幾個(gè)月，“韋伯”一直在精細(xì)的調(diào)校中。3月16日，“韋伯”科學(xué)團(tuán)隊(duì)又公布了一張名為2MASS J17554042+6551277的明亮恒星圖片，這張圖片已經(jīng)不是合成的，而是所有鏡片一起工作拍下的恒星單一圖像。科學(xué)家們表示，這是有史以來太空拍攝的分辨率最高的紅外圖像。

2022年5月2日，NASA宣稱，“韋伯”已于4月28日完成了校準(zhǔn)，經(jīng)過全面審查，“韋伯”搭載的四臺(tái)科學(xué)儀器能夠拍攝到銳利、聚焦良好的圖像。由此，象征著“韋伯”已經(jīng)進(jìn)入了正式服役期，開始大展身手了。

“韋伯”現(xiàn)在準(zhǔn)備“看”什么

“哈勃”已經(jīng)“看”到了129億光年的恒星，134億光年的星系，“韋伯”能超過嗎？

NASA早就揚(yáng)言，“韋伯”要帶給人們更大的驚喜，在“哈勃”視力上再往前推移4億光年，就是在“哈勃”看到134億光年星系基礎(chǔ)上，能夠看到138億光年的天體。

我們知道宇宙大爆炸發(fā)生在138億年前，如果能夠看到138億光年的距離，就能看到大爆炸第一縷光！宇宙大爆炸理論迄今為止這還是一個(gè)假設(shè)，如果看到了138億光年大爆炸的第一縷光，這個(gè)科學(xué)假設(shè)就得到驗(yàn)證，這是多么令人震驚的科學(xué)壯舉啊。

從此，宇宙發(fā)展演化史會(huì)越來越清晰，從而解決了宇宙從哪里來，到哪里去，未來會(huì)怎樣的問題；也就解決了人類從哪里來，到哪里去，未來歸宿這種困擾了人類千萬年的問題。

不過，科學(xué)家們似乎還不急著揭開這個(gè)“遠(yuǎn)視”謎底，而是先解決“近視”目標(biāo)。就在前兩天，NASA宣布了“韋伯”的近期任務(wù)，開展對(duì)兩顆行星的觀測。這是兩顆典型的系外行星（太陽系外行星，后同），被人們稱為炙熱的“超級(jí)地球”

它們一顆叫LHS 3844 b，一顆叫55 Cancri e，分別距離我們?yōu)?9光年和41光年，這兩顆星球都是巖石星球，但都距離主恒星很近，由此非常炙熱。

科學(xué)探索和研究認(rèn)為，生命和文明一般只能發(fā)生在行星上面，而在太陽系，除了地球以外，其他的任何行星、衛(wèi)星或矮行星，都沒有發(fā)現(xiàn)生命，更沒有文明跡象，因此早在上世紀(jì)，科學(xué)家們就開始尋找太陽系以外的行星。

迄今，科學(xué)界通過各種望遠(yuǎn)鏡，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了5000顆系外行星，這些系外行星距離我們最近的只有4.22光年，最遠(yuǎn)的則有數(shù)萬光年。

但憑著人類現(xiàn)在的觀測手段，最高級(jí)的望遠(yuǎn)鏡連系外恒星都無法看清，更別說系外行星了，即便只有4.22光年的比鄰星也不例外。這是因?yàn)樗鼈兙嚯x我們太遠(yuǎn)了，不能在我們的視網(wǎng)膜形成一個(gè)最小分辨角，再大的望遠(yuǎn)鏡也只能看到一個(gè)光點(diǎn)。

而行星就更看不到了，之所以被發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)是通過掩星法或視向速度法發(fā)現(xiàn)的。所謂掩星法就是當(dāng)這顆行星夾在我們與恒星視向的中間時(shí)，會(huì)遮擋恒星一點(diǎn)點(diǎn)光芒，通過儀器分析恒星的光變現(xiàn)象就能夠得到這中間是否存在一顆行星；再根據(jù)行星與恒星互動(dòng)產(chǎn)生的引力攝動(dòng)，來計(jì)算出行星與恒星的距離和質(zhì)量等等。

由此，人們對(duì)“韋伯”寄予了重大期望

由于系外行星用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡基本看不見，而“韋伯”采用的是紅外線觀測，只要有溫度的物體就會(huì)發(fā)出紅外線，這樣，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡看不見的行星，“韋伯”能夠“看見”。因此，人們就希望“韋伯”能夠幫助解開一些地外行星的謎團(tuán)，哪怕是很近的行星。這就是我說的所謂“近視”目標(biāo)。

LHS 3844是一顆光度不高的紅矮星，圍繞著這顆紅矮星的行星LHS 3844 b直徑約為地球的1.3倍，距離主恒星只有約90萬公里。不過由于紅矮星溫度低，輻射到這顆行星的能量還不足以融化巖石，表面溫度只有約525攝氏度，比金星表面溫度高一些。

LHS 3844 b公轉(zhuǎn)速度較快，11個(gè)小時(shí)就圍繞著恒星轉(zhuǎn)一圈?！绊f伯”要解決的問題是，通過其搭載的中紅外裝置MIRI，通過中紅外光譜分析，得到這顆行星不同的巖石成分，從而確定其地表構(gòu)成，并確定其有沒有大氣圈。

55 Cancri e是一顆質(zhì)量為地球8.63倍的巖石行星，距離恒星只有約230萬公里，公轉(zhuǎn)周期為18小時(shí)，其主恒星是一顆類太陽恒星。太陽當(dāng)然比紅矮星溫度高很多，因此這顆行星非常熱，白天表面溫度可達(dá)2400攝氏度。熔巖溫度才900~1200攝氏度，鐵的熔點(diǎn)才1535攝氏度，因此這顆星球的向陽面只能是熔融狀態(tài)。

有研究認(rèn)為這顆恒星已經(jīng)被恒星潮汐鎖定，就是一直一面朝著恒星，這樣這顆行星的一面就永遠(yuǎn)是熔融的炙熱，而背向恒星的一面就永遠(yuǎn)是酷冷；還有研究認(rèn)為這顆行星可能有濃厚的大氣，成分是氧或氮。

但這些都無法確定，存在爭議。光學(xué)望遠(yuǎn)鏡無法分辨這些，而韋伯望遠(yuǎn)鏡的紅外光譜分析有可能解開這些謎團(tuán)。而研究這兩顆行星，對(duì)弄清地球形成早期是個(gè)什么樣子可能會(huì)有較大幫助。

“韋伯”的后期任務(wù)，我想光是系外行星就夠其忙一陣子了。在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的5000余顆系外行星里，有不少處于宜居帶的類地行星，這些行星常被炒作成什么地球大表哥、地球兄弟、地球2.0等等，有研究認(rèn)為有些星球上可能存在液態(tài)水和大氣，或許會(huì)存在生命。

但由于光學(xué)望遠(yuǎn)鏡看不見，一直只能猜想。雖然過去也有廣域紅外巡天望遠(yuǎn)鏡（WISE）和斯皮策望遠(yuǎn)鏡（SST）這類采用紅外線波段觀測的望遠(yuǎn)鏡，但相比“韋伯”就是小巫見大巫，太小兒科了。僅就主鏡直徑而言，“廣域”只有40厘米，“斯皮策”只有85厘米，“韋伯”則有6.5米。因此，它們得到的辨識(shí)度和清晰度完全不是一個(gè)檔次（見上圖）。

這才是“韋伯”的巨大價(jià)值所在。人們不但希望“韋伯”將來能夠看到宇宙的起源，還希望能夠發(fā)現(xiàn)地外生命和文明，如果真能夠如愿，那將是人類科學(xué)發(fā)現(xiàn)的巨大突破，驚世駭俗。

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