韋布空間望遠(yuǎn)鏡如何觀測宇宙之道

劉豐源

日前，一批特殊的照片吸引了人們的目光：美輪美奐的船底座星云、“南天指環(huán)”星云、“斯蒂芬五重奏”星系、SMACS 0723星系團(tuán)深場……這些璀璨奪目照片背后的功臣，是人類迄今為止最為先進(jìn)的空間天文設(shè)備——詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡。

韋布是什么？一臺巨大的“宇宙相機(jī)”

第一次看到詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST，以下簡稱韋布）的人，也許會感到十分意外——拋開巨大的體積不談，它金黃色的巨大面板棱角分明，還連著一摞奇形怪狀的紫粉色薄膜，似乎和平時我們接觸的望遠(yuǎn)鏡相去甚遠(yuǎn)。

其實(shí)，韋布就像一臺“宇宙相機(jī)”：主鏡、副鏡等相當(dāng)于沒有鏡筒的“鏡頭”，而其他部分則相當(dāng)于“機(jī)身”。金色的六邊形面板是它的主反射鏡，它的直徑為6.5米，由18個六邊形子鏡拼接而成。之所以要設(shè)計成拼接的形式，是因為它實(shí)在太大，必須折疊后才能放入火箭的艙室內(nèi)。

如此巨大的鏡面，正是韋布的科學(xué)雄心所在。光學(xué)定律告訴我們，望遠(yuǎn)鏡的口徑越大，捕獲光子的效率就越高。天體發(fā)射的光子好像傾盆大雨中的雨滴，而更大的望遠(yuǎn)鏡口徑就好比用更大的水桶去接雨水，在短時間內(nèi)就可以產(chǎn)生較高亮度的圖像，從而看見那些遙遠(yuǎn)而黯淡的天體。除此之外，更大口徑的鏡面還擁有更高的分辨率，得到的圖像更清晰。這樣一來，我們拍到的天體就有更加豐富的細(xì)節(jié)。

完成一場“太空折紙”，并不是一件容易的事。韋布的每個子鏡都由金屬鈹制作而成，輕盈、堅固;又鍍了一層極薄的黃金，既有效地反射紅外光，又不易變得暗淡。