詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發射再度延期，它的預算已經超支 17 倍

剛剛結束的 2018 年奧斯卡頒獎典禮，有一樣東西和太空有關，就是那個「小金人」獎盃。2016 年後的「小金人」主體是錫銻銅合金，外層由 NASA 的合作公司 Epner 進行激光鍍金，據說永遠不會褪色。這種激光鍍金技術，就用在了正在建造的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的主鏡片上。

但詹姆斯·韋伯望遠鏡還處在長久的項目延遲中。

美國政府問責局公布的一份最新報告顯示，原定於 2018 年 10 月由歐洲「阿麗亞娜 5 號」火箭發射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將繼續延期，目前的發射預期暫定在 2019 年 6 月。截至目前，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡已經延期發射至少 7 年，項目預算從最初的 5 億美元達到了現在的 88 億美元，超支超過 17 倍。

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡項目計劃最初開始於 1997 年，用 NASA 第二任局長詹姆斯·E·韋伯的名字命名，他對美國「阿波羅」登月計劃貢獻頗多。在最初的計劃中，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡由美國主導開發，是計劃中將繼承、延伸，而不是接替現有的哈勃太空望遠鏡觀測任務的下一代太空望遠鏡。

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡藝術圖

和公眾熟悉的哈勃太空望遠鏡相比，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡可以說完全不同。

哈勃的外觀看起來就是一個帶有太陽能電池翅膀的圓筒，外形和常見的望遠鏡很類似。實際上哈勃主要的原理就是一塊口徑 2.4 米的主鏡片反射光線，用來觀測近紫外、可見光和近紅外信號，簡單的說，就是和人眼看到的差不多。

但詹姆斯·韋伯望遠鏡的外形則截然不同，它的主鏡片不是完整的一片，而是由 18 個六邊形鈹材質鍍金的反射鏡組成，合成換算口徑是 6.5 米。在主鏡組下方是一組多層的塑料鍍金屬薄膜防護罩，用來隔開主鏡組和望遠鏡的電子部分，同時擋住來自太陽的光線干擾。未來的詹姆斯·韋伯望遠鏡在太空中，看起來就像是一艘揚著雷達天線的船。

詹姆斯·韋伯望遠鏡的主要觀測對象和哈勃不一樣，它看到的景象將和人類肉眼看到的完全不同。詹姆斯·韋伯望遠鏡主要觀測範圍是近紅外線到中紅外線，簡單的說，就是要看到宇宙深處那些來自宇宙早期的紅外信號。

正在建造的防護罩，2014 年

詹姆斯·韋伯望遠鏡的觀測任務以前是沒法完成的。為了滿足任務需求，一方面望遠鏡被設計成由防護罩分開的兩部分，就是要讓主鏡組保持在太空中逼近絕對零度的零下 223 攝氏度，從而保持足夠的靈敏度，來接受更多的紅外信號。原因很簡單，望遠鏡只有比深空中那些古老天體更冷，才能「看到」它們。

另一方面，為了遠離地球大氣、水和溫度的干擾，詹姆斯·韋伯望遠鏡和哈勃望遠鏡不同，將在距離地球非常遠的地方運行。

哈勃望遠鏡運行的軌道是 537 到 541 公里高的近圓形近地軌道，這個距離非常近，足夠讓人類前往維修：哈勃望遠鏡 1990 年發射後被發現主反射鏡有瑕疵，導致完全對不準焦。1993 年到 2005 年之間，美國發射了四次太空梭任務對哈勃望遠鏡進行了維修和升級。

而詹姆斯·韋伯望遠鏡將運行在距離地球 150 萬公里的地方，這個距離比地球到月球平均距離的三倍還多。詹姆斯·韋伯望遠鏡不會圍繞一個固定的天體運轉，而是圍繞太空中一個虛擬引力點「第二拉格朗日點」，也就是地球和太陽的引力平衡點運轉。

地球和太陽有三個拉格朗日點（引力平衡點），詹姆斯·韋伯望遠鏡運行的位置處在背對地球第二拉格朗日點

以人類目前的技術來說，發射到這個距離上，如此巨大的航天器，針對它的回收和維護任務幾乎是不可能的。這同時也是詹姆斯·韋伯望遠鏡反覆增加預算和延期的原因。

1997 年，NASA 開始討論計劃中接替哈勃望遠鏡的新太空望遠鏡。2002 年，這個項目正式成立，外包給了現在屬於國防承包商諾斯羅普·格魯曼公司的 TRW 公司，被正式命名為詹姆斯·韋伯，項目預算 8.2 億美元，計劃 2010 年發射。

但這個項目的複雜程度超出了預期。一方面， 詹姆斯·韋伯望遠鏡的主鏡片研磨必須達到極高的精度，誤差不能超過 10 納米，同時還要在極端低溫下不變形。同時，在地面調試結束之後，詹姆斯·韋伯望遠鏡還必須被摺疊起來：因為火箭的尺寸限制，這個超過三層樓高的大傢伙沒辦法直接發射，必須摺疊起來塞進阿麗亞娜火箭的整流罩，等抵達目標位置之後，再有動作機構把主鏡片、防護罩展開，同時還要保持精度。一旦展開失敗結果將是災難性的。

正在建造的主鏡組，2016 年

為了保證複雜的性能，這個項目的經費多次調整。

1997 年時，項目預算為 5 億美元，預計 2007 年發射；2007 年時，預算增加至 5 億美元，預計 2014 年發射；2011 年時，預算已經膨脹到 87 億美元，國會的年度預算案差點把這個項目完全砍掉；經過 2013 年的「最終」調整，這個項目總體預算 88 億美元，預計 2018 年發射。

最終發射時，整個望遠鏡會被疊起來塞進火箭，上天之後需要自己展開

當然它又延期了。

根據報告，延期的原因主要來自望遠鏡的配套設備，比如 8 個在測試中頻繁泄漏的閥門，以及展開動作不暢的遮陽板系統。諾斯羅普·格魯曼公司認為，問題可能是技術人員的失誤導致的，目前已經安排 24 小時加班，初步發射時間表定在 2019 年 6 月，但還沒有最終確定。

按照目前的計劃，詹姆斯·韋伯望遠鏡將從法屬蓋亞那的庫魯航天中心發射，5 天半後完全展開防護罩，9 天后完全展開主鏡組，15 天后部署到第二拉格朗日點。

一旦發射上天部署成功，詹姆斯·韋伯望遠鏡將成為人類最強大的紅外光譜探測器：因為宇宙正在膨脹，用紅外線可能可以看到距離大爆炸僅僅幾億年時最初形成的星系，以供科學家研究天體的起源和演化；同時，針對那些比恆星更冷的天體，比如星際介質，褐矮星，行星，彗星和柯伊伯帶也將會有新的發現。

圖片/NASA

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