據(jù)美媒報道，美國研制的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的第12塊鏡片已安裝在望遠鏡構(gòu)架上，標志著韋伯太空望遠鏡分塊主鏡的安裝已經(jīng)過半，全部18塊鏡片安裝工作預計在今年上半年完成。

這意味著，耗資近90億美元的韋伯太空望遠鏡離2018年發(fā)射更近了一步。那么，截至目前，人類發(fā)射過哪些太空望遠鏡？哈勃望遠鏡和韋伯望遠鏡的使命又有哪些不同？

太空功勛 哈勃望遠鏡

1990年發(fā)射升空的哈勃太空望遠鏡，從某種意義上講，它是美國KH-11鎖眼衛(wèi)星軍轉(zhuǎn)民的產(chǎn)物，它運行在距離地面550公里高度的軌道上，其口徑2.4米，焦距57.6米，觀測范圍覆蓋從近紅外、可見光到紫外波段。該望遠鏡設計壽命15年，時至今日，它已經(jīng)在太空走過了25個春秋。

截至目前，哈勃望遠鏡拍攝了大量精彩和重要的天文照片，例如，它在1994年拍攝了蘇梅克-列維9號彗星撞擊木星，在此之后還拍攝到了冥王星的新衛(wèi)星和更遙遠的鬩神星，以及鷹狀星云著名的創(chuàng)生之柱及其他星云和星系的壯觀圖像等，拍到了地面望遠鏡無法拍攝到的天文景象。

另外，哈勃望遠鏡還對黑洞、類星體和活動星系的研究作出了巨大貢獻。有了哈勃望遠鏡，天文學家發(fā)現(xiàn)了宇宙加速膨脹的事實，通過對星系碰撞的觀測，科學家發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的相互作用比人類想象的更加微弱。

總之，哈勃太空望遠鏡讓人類天文學走入了空間天文的時代，填補了地面觀測能力的空白，大大擴展了天文學的視野。同時，它也是人類有史以來最重要的天文觀測設備之一，是空間天文學發(fā)展史上不朽的豐碑。         “哈勃”并不寂寞

雖然“哈勃”是人類研制的最著名太空望遠鏡，但絕非是唯一的太空望遠鏡。在哈勃望遠鏡發(fā)射升空后不久，美國又陸續(xù)發(fā)射了康普頓伽馬射線天文臺、錢德拉X射線天文臺和斯皮策紅外太空望遠鏡三部天文觀測設備，除了康普頓望遠鏡由于陀螺儀故障，過早地再入大氣層墜毀外，其他兩部望遠鏡目前仍在太空正常工作。

其中，錢德拉望遠鏡具有很高的空間分辨率和光譜分辨率，可將觀測范圍擴展到X波段；斯皮策望遠鏡工作在紅外波段，可以尋找地外行星和觀測遙遠過去星系紅移后的星光。

此外，美國還發(fā)射過一批低成本望遠鏡，最著名的當屬開普勒太空望遠鏡和廣域紅外巡天望遠鏡，雖然它們的口徑不大，卻在探測系外行星和近地小行星方面取得了很大成就。

另外，歐空局在太空望遠鏡研制上也做出了很大貢獻，其中，最著名的是赫歇爾太空望遠鏡和普朗克衛(wèi)星，目前它們都部署在位于日地L2軌道上，前者的口徑是3.5米，是有史以來最大的太空紅外望遠鏡，主要用于研究宇宙恒星和星系的形成與演化，后者用于獲取宇宙微波背景輻射。目前，歐空局還正在研制歐幾里得太空望遠鏡，用于暗物質(zhì)和暗能量的研究。

“韋伯”接力只為探測更遠

韋伯望遠鏡是美國宇航局哈勃太空望遠鏡的后繼者，它將是有史以來人類建造的最大太空望遠鏡。該望遠鏡由美國宇航局領(lǐng)導，包括歐空局、加拿大空間局一起參與的項目。嚴格地說，韋伯望遠鏡與哈勃望遠鏡并非誰取代誰的關(guān)系。由于用途和波段的不同，也讓韋伯望遠鏡和哈勃望遠鏡在設計上大相徑庭。

如果說，哈勃望遠鏡采用的大鏡筒還停留在我們對望遠鏡的傳統(tǒng)印象，那么，韋伯望遠鏡則采用了十分獨特的反射結(jié)構(gòu)，這也是理想與現(xiàn)實妥協(xié)的結(jié)果。為了加強聚光能力和分辨率，韋伯望遠鏡的設計口徑達到了6.5米，是哈勃2.4米口徑的3倍。

由于口徑太大，目前沒有任何一種運載工具可以將6.5米的大鏡筒送入太空，因此韋伯望遠鏡使用了折疊結(jié)構(gòu)，18塊直徑1.3米的6邊形鏡片拼合為一個6.5米的望遠鏡，發(fā)射時將鏡片折疊起來，當望遠鏡進入太空后再展開。同時，韋伯望遠鏡還進行了減重，其發(fā)射質(zhì)量只有6.5噸，比哈勃望遠鏡的發(fā)射質(zhì)量減輕了一半。

此外，哈勃望遠鏡主要的觀測波段是可見光，因此它可以在近地軌道上運行，加之鏡頭前有遮光罩，即使在陽光暴曬下也不會受到大的影響。

相反，為了觀測第一代恒星，收集它們位于近紅外和中紅外波段的微弱光線，韋伯望遠鏡需要極為苛刻的超低溫環(huán)境，否則在自身受熱后，其釋放出的紅外線就會對觀測構(gòu)成干擾。因此，韋伯望遠鏡需要維持在高于零下50攝氏度的低溫環(huán)境。

為了維持這樣的超低溫環(huán)境，韋伯望遠鏡將被置于距離地球150萬公里外的日地L2點的暈軌道上，這里不僅避開了地球和月球的陰影，為望遠鏡提供了更好的觀測條件，更重要的是暈軌道與日地的相對位置穩(wěn)定，可以方便調(diào)整遮陽板方向，有效地屏蔽來自太陽和地球的熱輻射。

此外，獨特的軌道設計也對韋伯望遠鏡提出了很高的要求。眾所周知，哈勃望遠鏡服役25年來，美國使用航天飛機對哈勃望遠鏡進行了多次在軌維護，但韋伯望遠鏡置于距離地球150萬公里外的L2暈軌道上，這里是人類從未涉足的深空，這就需要它具有很高的可靠性，保證在設計壽命內(nèi)穩(wěn)定工作，否則韋伯望遠鏡一旦出現(xiàn)問題，那科研人員就只能干瞪眼了。

或許是哈勃望遠鏡超期服役帶來的樂觀情緒，工程師們相信韋伯望遠鏡能工作得更久，或許未來人類的腳步會走到L2軌道，因此韋伯望遠鏡在設計時還預留了一個與其他航天器進行對接的端口。

不過，雖然美國宇航局將在2018年發(fā)射韋伯望遠鏡，但也有人認為，該望遠鏡在未來3年時間進行的各種測試，將會是太空望遠鏡進入軌道前的重要環(huán)節(jié)，直接決定其性能是否達到了要求。（作者：尼摩 來源：飛天科普周刊）