作為一臺(tái)強(qiáng)大的“時(shí)光機(jī)器”，詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡有能力回望大爆炸后2億年也就是大概135億年前宇宙的模樣，觀察早期恒星和星系的形成過程 。同時(shí)，它的超高紅外敏感度會(huì)幫助天文學(xué)家將最早最小的星系同今天巨大的漩渦星系和橢圓星系進(jìn)行比較，有助于我們理解數(shù)十億年來星系如何聚合在一起 。詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡可以觀察星際塵埃，這對(duì)研究恒星的誕生尤其重要，因?yàn)槟贻p的恒星往往就是誕生在巨大的塵埃云中 。此外，詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡還將對(duì)系外行星的大氣成分進(jìn)行研究，有可能在宇宙的其他角落發(fā)現(xiàn)生命存在的蛛絲馬跡 。
鏡面面積是望遠(yuǎn)鏡的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，一般來說，鏡面越大，收集信號(hào)的能力就越強(qiáng) 。不過受火箭攜帶空間和發(fā)射重量等因素的限制，空間望遠(yuǎn)鏡的鏡面面積要比地基望遠(yuǎn)鏡小得多 。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡雖然成就卓越，但是它的主鏡尺寸只有2.4米，這也限制了它的探測能力 。在鏡面面積這個(gè)指標(biāo)上，詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了革命性的提升 。它的主鏡由18塊六邊形的鏡面組成，直徑達(dá)到6.5米，鏡面面積是同為紅外望遠(yuǎn)鏡的斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡的鏡面面積的50倍 。
不過，即便是直徑6.5米這樣對(duì)地基望遠(yuǎn)鏡來說不太起眼的尺寸，對(duì)火箭來說還是太大，因此詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡的鏡面需要折疊起來才能裝入火箭 。這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡在被折疊后，高度為10.66米，寬度為4.5米，被放置在高度為17米、直徑為5.4米的整流罩中 。在太空中展開后，望遠(yuǎn)鏡的高度為8米，長度為21.2米，寬度為14.2米 。詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡在太空中的展開過程，也將是有史以來最復(fù)雜的太空展開過程，這是成功發(fā)射之后望遠(yuǎn)鏡所要面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn) 。
詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡將以前所未有的精度對(duì)宇宙進(jìn)行觀測，因此勢必要配備前所未有的先進(jìn)技術(shù)，技術(shù)攻關(guān)也是望遠(yuǎn)鏡發(fā)射時(shí)間一再推遲的重要原因之一 。舉例來說，這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡需要在極低的溫度下工作，因此冷卻技術(shù)必須革新 。望遠(yuǎn)鏡上網(wǎng)球場大小的結(jié)構(gòu)就是用來遮蔽太陽和地球發(fā)出的熱量 。遮光板內(nèi)部主體是真空，利用了真空絕佳的絕熱性質(zhì) 。真空外的部分是隔熱層，共有5層，其中的4層用來滿足對(duì)望遠(yuǎn)鏡冷卻的要求，而余下的1層主要是為了在空間中的微小物體對(duì)其他4層隔熱層造成損壞時(shí)起到補(bǔ)充作用 。隔熱層的效果非常明顯：望遠(yuǎn)鏡會(huì)在-233℃的溫度下工作，而望遠(yuǎn)鏡的受熱面溫度約為85℃ 。
詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡另一個(gè)需要面對(duì)的問題是重量 。在鏡面面積比哈勃空間望遠(yuǎn)鏡有明顯增加的情況下，如果使用相同的材料，勢必會(huì)超出火箭的起飛重量 。因此，研究人員用鈹來制造鏡面 。這種金屬很輕，并且可以在極低的溫度下不變形 。同時(shí)鏡面鍍金，可以獲得高紅外反射率，這也是我們看到的詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡的照片都是金光閃閃的原因 。
好事多磨詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡成功發(fā)射升空，既令天文學(xué)界和關(guān)注太空探索的公眾感到激動(dòng)和欣慰，也多少讓人覺得“出乎意料”，因?yàn)樵谕h(yuǎn)鏡的整個(gè)研發(fā)周期內(nèi)，已經(jīng)不知有多少次發(fā)射推遲的情況發(fā)生 。
20世紀(jì)90年代中期，在哈勃空間望遠(yuǎn)鏡投入使用后不久，NASA就確定了“下一代空間望遠(yuǎn)鏡”（NGST）的概念 。2002年，NASA正式立項(xiàng)并將望遠(yuǎn)鏡更名為詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡 。詹姆斯·韋伯（James Webb）是NASA第二任局長，任期從1961年至1968年 。正是在他的直接領(lǐng)導(dǎo)下，美國開始了登月計(jì)劃，迎來了空間科學(xué)發(fā)展的黃金時(shí)代 。
在NASA提出下一代空間望遠(yuǎn)鏡概念的時(shí)候，望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射時(shí)間被定在2007年 。項(xiàng)目正式立項(xiàng)時(shí)，預(yù)計(jì)的發(fā)射時(shí)間是2010年 。然而，此后的研制過程可謂一波三折，發(fā)射時(shí)間表也一再更新 。2015年3月，NASA告知美國國會(huì)，詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射時(shí)間是2018年10月 。但是就在同年9月，NASA就把發(fā)射時(shí)間推遲到2019年春季 。到了2019年3月，NASA給出的發(fā)射時(shí)間是不早于2020年5月 。沒過多久，2019年6月28日，NASA把發(fā)射時(shí)間又直接向后推遲了10個(gè)月，定在2021年3月30日 。

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