顺利升空只是开始！韦伯太空望远镜升空後「必须完美」的 29 天旅程

作者／杨燿纶｜美国维吉尼亚大学天文系博士後研究员
作者／张佩绮｜自由撰稿人

“ trois, deux, unités, top ”

美东时间 12 月 25 日的清晨，亚利安五号火箭在任务指挥官 Jean-Luc Voyer 的倒数下点火。

历经 20年、100 亿美元设计建造，即将成为世界上最大的太空望远镜 — 詹姆斯．韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）缓缓升空，揭开人类对宇宙了解的下一个篇章。

继哈伯之後，次世代太空望远镜

韦伯太空望远镜提供了前所未有的观测能力，让我们可以看到宇宙大爆炸之後的初代星系、横跨宇宙时间的星系演化、系外行星的大气组成、以及恒星行星形成的过程。不同於哈伯太空望远镜以及大部分在地表的望远镜，韦伯太空望远镜主要观测红外光。

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史无前例的望远镜设计，史上最高灵敏度

由於任何有温度的物体（包括望远镜本身）都会放出红外光，为了提高观测的灵敏度，望远镜必须越低温越好。因此韦伯太空望远镜携带了各种「冷却设备」，以及五层如隔热纸一般薄、如网球场一样大的「遮阳膜」。

望远镜的位置也是一大关键，需要放在长期背向太阳、距离地表 150 万公里的轨道中，让韦伯太空望远镜可以绕行在太阳与地球重力影响的一个稳定点 L2。相较之下，哈伯太空望远镜则是距离地表 545 公里。

韦伯太空望远镜主镜的直径是 6.5 公尺，哈伯太空望远镜为 2.4 公尺，另外一个去年退役的红外光太空望远镜史匹哲（Spitzer）的主镜只有 0.85 公尺。望远镜的镜面越大，能够收集到的光也越多，让望远镜更灵敏。韦伯太空望远镜的灵敏度比现有的望远镜高 50 – 100 倍，空间解析度在中红外光也提升了 2.5 到 7 倍。

太空工程大跃进

工程技术层面，这次的任务需要挑战把一座网球场大小的望远镜发射到太空中。目前载货空间最大的火箭亚利安五号（Ariane 5）只能容纳约 5 公尺大小。因此，韦伯太空望远镜必须要像「摺纸」一样，折成可以放入火箭的大小，进到太空中以後再展开。这是太空工程的极大挑战，韦伯太空望远镜的展开的过程必须要「万无一失」。

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必须完美的 29 天旅程

从发射开始，韦伯太空望远镜要经历长达 29 天的旅程，到达 L2 并展开到可以运行的样貌。有几个时间点特别关键：

发射後 27 分钟：韦伯太空望远镜脱离发射的火箭，脱离後望远镜就要靠自己了！
发射後 33 分钟：展开太阳能板让韦伯太空望远镜有电可用
发射後 12.5 小时：第一次的轨道修正（也是最关键一次），韦伯太空望远镜要用携带的燃料推进到前往 L2 的轨道
发射後 5-8 天：展开五层网球场大小的遮阳膜。展开的过程中有 107 个机关必须要同时启动去铺开这五层遮阳膜，任何一个机关失败，韦伯太空望远镜就没有办法进行原定的科学任务了
发射後 10 天：放下第二反射镜
发射後 13 天：展开主要反射镜。这时候韦伯太空望远镜就完全展开了！
发射後 29 天：进行最後的轨道修正进入 L2

这段旅程中有超过 300 个「必须成功的步骤」！当韦伯太空望远镜到达 L2 後，科学任务就正式展开！仪器团队会先花几个月校正各项仪器，确保韦伯太空望远镜一切如设计般的运作，发射後六个月「观测任务」将会正式展开。

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主要研究方向

韦伯太空望远镜的设计可以用来进行各种的观测计画，包含前所未见的观测计画，大幅地推进我们对於宇宙的了解。

了解宇宙诞生的过程：高灵敏度的红外光观测可以看到大爆炸之後初代的星系。
了解星系的演化：观测宇宙不同时期的星系，像是暗物质对於星系的影响等等。
也许会知道哪些行星是否适合人类居住：在红外光可以看到很多不同分子（像是二氧化碳、水、甲烷等）独特的光谱，透过韦伯太空望远镜我们可以量测系外行星的大气组成。
恒星与行星形成的过程：恒星与行星刚形成时多半环绕着尘埃组成的云气，有点像是我们常看到的云雾，挡住了视线。而红外光观测可以看透这些云气。

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