中国科学院国家天文台 杨隽、苟利军 编译自Keith Cooper. Physics World，2023，(4)：33

本文选自《物理》2023年第5期

经过近25年的研发，美国航天局(NASA)的JWST望远镜于2021年的圣诞节搭乘阿丽亚娜5型火箭顺利进入太空。此次发射是在克服技术难题、预算超支、超出时限，甚至美国国会临时取消项目的情况下取得的胜利。因此，随着发射台倒计时逐渐逼近零，现场情绪非常激动。

“当时非常紧张”，美国巴尔的摩太空望远镜科学研究所(Space Telescope Science Institute，STScI) 的JWST项目科学家Susan Mullally承认道。“我简直不敢相信这是真的”，Naomi Rowe-Gurney补充说，她是NASA戈达德太空飞行中心(Goddard Space Flight Center)的JWST保证时间观测(Guaranteed Time Observations)博士后，负责支持行星系统团队，“我原本以为会再次出现某种形式的延误，觉得它永远不会发射。”

木星景观。JWST的NIRCam对木星的成像，不仅显示出了木星大气层的精细结构，还有暗淡的卫星、尘埃环甚至极光

这个项目的发展断断续续，部分原因在于望远镜的复杂性不断增加。该望远镜特点是一个拼接的6.5 m主镜和一个易碎的、网球场大小的五层隔热遮阳罩。这两个部件被折叠压缩放置在火箭整流罩之内，需要像折纸一样能够展开。展开的过程需要30天左右，与此同时，望远镜也抵达了太阳和地球的拉格朗日2点(L2)，这时太阳和卫星分别在地球的两侧，卫星距离地球160万公里。

L2是一个不稳定的拉格朗日点，在此处围绕太阳运动的物体所受的离心力会与地球和太阳对其的引力达到平衡，但大约每23天平衡就会被打破。处于这个位置的望远镜需要使用推进器进行定期的轨道和姿态修正来保持其位置——对此JWST已经准备充分，携带了足够的推进剂。然而，L2距离地球太远，以至于无法像哈勃太空望远镜那样(距离地球547 km)，在1993年出现光学问题时接受宇航员的帮助。如果JWST的镜面在部署过程中出现问题，天文学家们只能得到一个漂浮在深空、价值百亿美元的废物。Rowe-Gurney说：“最初的那30天令人非常紧张，因为任何问题都是一个单点故障，意味着我们将失去这台望远镜。”

在寒冷的真空环境中，总共有344个可能导致失败的点，因此望远镜错综复杂的活动部件需要准确无误地运行。最后，它们也的确做到了。

“当那主臂、次镜成功展开时，我明白它真的可以运行，意味着我们真正拥有了这个望远镜”，Rowe-Gurney说，“即使后续的部署没有成功，我们也能捕捉到光，并将其输入到仪器中。”

在两个镜面都展开后，下一步是对主镜的18个六角形铍片进行对焦，分为七个阶段完成。最初时每个部分产生一个不同的失焦图像，所以第一阶段是识别各个图像分别属于哪个六角形镜片，让每个镜片粗略地对齐，使18个图像都聚焦。在此之后，镜片进一步调整，使它们开始聚焦在同一点上。

接下来是各种程度的微调，确保焦点落在不同仪器的视场范围内。然后进行一系列校正，确保各个部分相互对齐，差距在50 nm以内。经过三个月的处理，望远镜最后完成对焦。

完成了以上所有步骤后，接下来是对单个仪器进行校准：近红外摄像机(NIRCam)、近红外光谱仪(NIRSpec)以及中红外设备的整套探测器(MIRI)。这个过程是在2022年4月中旬，在MIRI冷却到其工作温度7 K (-266 ℃)之后才开始，并持续了大约两个月。

突破极限速度

额外的伪像

“靶心”。围绕双星系统WR 140 (沃尔夫-拉叶星和O型星)的同心圆环

天文学家的新玩具

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