韦布空间望远镜

18 块镜片，像一面镜子

主镜宽约 6.5 米，由 18 块六边形镜片拼成。每块对边宽 1.32 米，用铍做成，表面镀了一层约 100 纳米厚的金。18 块加起来，金只有约 48 克。

每块镜片背后有 7 个促动器：6 个组成六足支架，控制位置和角度，中间 1 个改变曲率。促动器最小一步只走 7.7 纳米。

调好以后，整台望远镜在近红外相机里的波前误差约 65 到 70 纳米（均方根），设计要求是不超过 150 纳米。

18 块 · 对边 1.32 m · 每块 7 个促动器 · 步长 7.7 nm · 波前误差 ≈ 65–70 nm

18 颗星变成一颗

2022 年 2 月，镜片刚从发射锁位上松开，各自朝着略微不同的方向。望远镜对准恒星 HD 84406，相机里出现了 18 个星像，每块镜片一个。

团队先认出每个星像来自哪块镜片，再逐块转动镜片，把 18 个星像叠到同一点。这时 18 束光只是亮度相加。

然后调每块镜片前后的位置，让 18 束光的波峰对齐。光开始按振幅相加，星像收成一个尖锐的亮核。3 月 11 日完成精细相位调整，4 月 23 日整台望远镜对准完毕。

识别 → 叠加 → 粗调相位 → 精调相位 · 星像由本页按衍射计算（波长 2 µm）

为什么看红外

宇宙在膨胀，远处星系的光在路上被拉长。第一批星系发出的紫外光和可见光，到达地球时已经移到了红外。

红外光还能穿过尘埃。恒星诞生的地方裹在尘埃里，可见光出不来，红外光可以。

韦布看 0.6 到 28 微米的光。人眼只能看到 0.4 到 0.7 微米。

观测到的波长 = 发出的波长 × (1 + z) · 莱曼 α 121.6 nm 在 z = 10 时到 1.34 µm

五层薄膜挡住太阳

红外辐射就是热辐射。望远镜自己如果是温的，它发出的红外会盖过遥远星系的微光。所以镜面要冷到 50 开（约零下 223 摄氏度）以下。

这靠遮阳罩。它长约 21 米、宽约 14 米，和网球场差不多大，由五层镀铝的聚酰亚胺薄膜（Kapton）叠成。最外层厚 0.05 毫米，其余四层各 0.025 毫米。层与层之间在中间只隔几厘米，到边缘约 25 厘米，热从边缘散到太空里。

照在上面的太阳能量超过 200 千瓦，透过五层的不到 1 瓦。朝阳的一面最热约 383 开（110 摄氏度），背阴的一面可冷到约 36 开（零下 237 摄氏度）。

中红外仪器 MIRI 还要更冷。一台闭式循环的氦制冷机把它降到约 7 开。

层 1 ≈ 383 K → 层 5 ≈ 36 K（NASA 模型值）· 中间三层没有单独公布的温度

150 万千米外的 L2

韦布不绕地球转，而是绕日地第二拉格朗日点（L2）转。L2 在地球背向太阳的一侧，离地球约 150 万千米，约为月球距离的四倍。

在这里，太阳、地球和月球总在同一侧，一面遮阳罩就能同时挡住三者。

韦布绕 L2 走一个大圈，叫晕轨道，约半年一圈，离 L2 在 25 万到 83 万千米之间。2022 年 1 月 24 日，它点火 297 秒进入这条轨道。发射非常准，省下的推进剂够用 20 年以上。

距地球 ≈ 150 万 km · 晕轨道约 6 个月一圈 · 地球、月球和韦布画大了

剖开来看

主镜后面是综合科学仪器模块（ISIM）。四台仪器装在一个碳纤维复合材料框架上，外面包着隔热层，顶上是朝向冷空间的散热板。

光从主镜反射到 7.2 米外的副镜，再反射回来，穿过主镜中央的孔，进入后光学系统，再分到各台仪器。

遮阳罩下面温暖的一侧是航天器本体：太阳能板、天线、电子设备、推进剂，还有 MIRI 制冷机的压缩机。冷的一侧和热的一侧之间，只靠一根可伸缩的塔相连。

冷侧：望远镜与仪器 ｜ 热侧：航天器本体 · 仪器形状为示意

四台仪器

近红外相机 NIRCam，0.6 到 5 微米。它是主要的成像相机，也是对齐镜片用的波前传感器。由亚利桑那大学和洛克希德·马丁公司研制。

近红外光谱仪 NIRSpec，0.6 到 5.3 微米。它有约 25 万个微型快门，能同时拍下上百个天体的光谱。由空客公司为欧空局制造。

中红外仪器 MIRI，4.9 到 27.9 微米，有相机，也有光谱仪，工作在约 7 开。光学部分由欧洲的研究机构联合体研制，探测器和制冷机来自美国。

精细导星传感器 FGS 和近红外成像与无缝光谱仪 NIRISS 装在一起，由加拿大航天局提供。FGS 让望远镜稳稳对准目标，NIRISS 常用来观测系外行星。

NIRCam 0.6–5 µm · NIRSpec 0.6–5.3 µm · MIRI 4.9–27.9 µm · NIRISS 0.6–5 µm

折起来发射

主镜宽 6.5 米，遮阳罩长 21 米，可阿丽亚娜 5 型火箭的整流罩外径只有 5.4 米。韦布只能折起来发射。

主镜两侧各三块镜片向后折起，副镜支架收拢在镜前，五层薄膜叠好收在两块托架里，托架竖起来贴住望远镜。

2021 年 12 月 25 日，它从法属圭亚那的库鲁发射，重约 6200 千克。

发射时，它有 344 个单点故障项，几乎都和展开有关。其中任何一个失效，任务都可能达不到基本要求。

阿丽亚娜 5 · VA256 · 2021-12-25 12:20 UTC · 整流罩外径 5.4 m

两周展开

发射约半小时后，太阳能板展开。第二天，高增益天线展开。

第 3 天，前后两块托架放下。第 4 天，展开塔把望远镜推高 1.22 米。第 5 天，动量调整板展开，遮阳膜的罩子打开。第 6 天，左右两根中桁杆伸出，把五层薄膜横向拉开。

第 9、10 天，五层薄膜逐层张紧。第 11 天，副镜支架展开锁定。第 12 天，尾部散热板展开。第 13、14 天，主镜两翼先后展开并锁定。

之后，18 块镜片和副镜离开发射锁位（1 月 19 日完成）。第 30 天，1 月 24 日，它进入 L2 的晕轨道。

每一步按 NASA 公布的日期 · 模型里的动作比真实快

它看到的

2022 年 7 月 12 日，第一批全彩图像公布：星系团 SMACS 0723 的深场、船底座星云的“宇宙悬崖”、南环星云、斯蒂芬五重星系，还有系外行星 WASP-96 b 大气中水的光谱。

同年，它在系外行星 WASP-39 b 的大气里第一次清楚地测到了二氧化碳。

它确认了一批极远的星系。目前光谱确认最远的是 MoM-z14，红移 14.44。我们看到的是宇宙大爆炸后约 2.8 亿年时的它。

首批图像 2022-07-12 · WASP-39 b 的 CO₂ 4.1–4.6 µm · MoM-z14 z = 14.44

拆开来看

望远镜、副镜支架、仪器舱、五层薄膜、托架与桁杆、航天器本体，各自沿自己的方向拉开。指针停在哪一部分上，那部分就被单独托出来，标出名字。