韦伯仪器

韦伯仪器也叫韦伯太空望远镜是美国航空航天局、欧洲航天局和加拿大航空航天局联合研发的科学仪器。韦伯太空望远镜的质量为6.2吨，约为哈勃空间望远镜（11吨）的一半。主反射镜由铍制成，口径达到6.5米，面积为哈勃太空望远镜的5倍以上。它还能在近红外波段工作、能在接近绝对零度（相当于零下273.15摄氏度）的环境中运行。

研发背景从1996年开始，美国宇航局向全国招标，寻找这个极端精密的新式空间望远镜计划。竞标的四个机构分别是：美国宇航局/戈达德宇航中心、美国TRW公司、著名的洛克西德-马丁公司和美国鲍尔航空宇宙公司。最后，TRW公司经过严格筛选终于夺帅。

“詹姆斯-韦伯”这个名字是取自美国宇航局第二任局长詹姆斯·韦伯——在韦伯担任美国宇航局(NASA)领导人时美国的航天事业掀开了新的篇章，其中包括探测月球和“阿波罗”登月计划等。因此，“詹姆斯-韦伯”一诞生，便寄托着人们的厚望。同“哈勃”相比，“詹姆斯-韦伯”更大、更精密，能勘测到更远的太空！它口径是“哈勃太空望远镜”的三倍，但质量只有哈勃的一半左右。它是一架没有镜筒的望远镜。

詹姆斯·韦布望远镜是哈勃太空望远镜的继任者，将成为下一代空间天文台。它将是有史以来建造的最强大的太空望远镜，将提供宇宙中形成的第一个星系的图像，并探索遥远恒星周围的行星。这是美国宇航局、欧洲航天局和加拿大航天局的一个联合项目。

发展历史按原计划，韦伯望远镜本应在2014年升空，但后因预算等问题推迟。

2017年9月，美国航天局表示，詹姆斯·韦伯太空望远镜的发射窗口将从2018年的10月推迟至2019年的3月至6月之间。声明解释说，韦伯望远镜及其遮光板的体积和复杂性超过多数探测器，比如仅遮光板释放设备就要安装100多个，振动测试也要用更长时间，所以推迟到2019年春季从法属圭亚那库鲁航天中心用欧洲的阿丽亚娜5型火箭发射升空。

2018年3月28日，美国航空航天局再次宣布韦伯在2020年之前不会发射升空。

2018年5月6日，受一系列技术问题的困扰，JWST的最新发射日期已经被推迟到2020年。

2018年6月29日，据国外媒体报道，哈勃望远镜的“接任者”詹姆斯·韦伯望远镜将推迟至最早2021年3月30日发射。1

镜面系统主镜詹姆斯·韦伯望远镜的镜面系统包括主镜、次镜和三镜。虽然尺寸相对较小的次镜和三镜也都很有特色，但昂贵的主镜却是结构最复杂的，由许多个子镜拼接而成的。

镜面系统和精密偏转镜（FSM）是由鲍尔航空航天技术公司研制的，该公司是诺·格公司“光学技术和轻质镜面系统”的主承包商。“韦伯”的主镜直径高达6.5米，在天基望远镜中绝对算得上是巨大的。

主镜的直径的比发射它用的火箭更大。主镜被分割成18块六角形的镜片，发射后这些镜片会在高精度的微型马达和波面传感器的控制下展开。但是，此法不会跟凯克望远镜一样，不必像地面望远镜那样必需根据重力负荷和风力的影响而要按主动光学来时常持续调整镜段，故詹姆斯韦伯太空望远镜除了初期配置之外将不会有太多改变。

主镜的镜面作为全体也形成六角形，聚光部和镜面都露在外面，容易让人联想到射电望远镜的天线。另外，它的主体也不呈筒状，而是在主镜下展开座席状的遮光板。

铍镜衬底铍镜衬底使所有子镜可拼接成传统意义上的一面镜子。衬底厚度约为5cm，“前”反射面被高度抛光，“后”面被精密加工成比实心结构更轻的“蛋架型”结构。

反射面的表面粗糙度小于20nm，镀上的一层纯金薄膜也是为了提高其反射红外光线的能力。选择铍材料是因其极高的刚性和轻质特性，在“韦伯”极寒的运行温度下不易发生形变。

铍传力部件铍衬底的另一面被安装在三角形、蛋架型的铍传力部件上。每个传力部件长约60cm、宽30cm，可用于分担来自底层结构的负载，来减少镜面失真。

铍三角构架铍三角构架（BDF）是18块子镜的主要中间结构，三角形的构架宽约76.2cm，连接在作动器与反射镜、衬底或传力部件之间。

作动器作动器是由精密马达和齿轮构成的精细结构，用于移动和调整反射镜表面形状。作动器可使18块子镜精确排布，像一面整镜一样对宇宙中的某一物体进行会聚成像。

18块子镜各含6台用于移动和转动作动器，全部子镜可利用作动器排布成一面巨大的整镜。另外，每块子镜都搭载一台特殊的作动器，一边直接连接镜背面中心，另一边通过长、薄的铍结构连接镜边缘。每台作动器可使18块子镜拥有完全相同的“曲率中心”，确保它们的焦点重合。

这些镜面作动器是“韦伯”众多新发明中的一个。它们能够通过纳米尺度的微小位移使镜面具备最佳的光学性能。另外，这些作动器必须在只比绝对零度高几十度的极端“制冷”温度下运行。

当“韦伯”在太空展开并冷却到运行温度后，地面站的工程师们将向所有作动器发送指令来调整所有的镜面，这一过程耗时两个月。随后，一旦“韦伯”开始全面运行并进行科学观测，每10到14天就要进行一次镜面调校工作。借助这项新技术，“韦伯”将成为首台采用主动控制拼接主镜的天基天文台。

接口柔性部件底板接口柔性部件（BIF）接口将主镜连接到望远镜底板上，该底板支撑主镜全部的18块子镜。精密加工而成的柔性部件像精致的弹簧一样，可承受从室温到零下190度的温度变化引起的热胀冷缩。

除了这些连接到底板上的，每块子镜上的还有很多这种柔性部件。

遮阳装置詹姆斯·韦伯空间望远镜的遮阳装置的SPF值达到100万，能够隔绝任何可疑的外部热源，保证望远镜能获得冷静的观测环境。美国宇航局的工程师已经展开了詹姆斯·韦伯空间望远镜的巨型遮阳装置的测试，进展顺利。

巨型遮阳装置面积非常大，接近一个网球场的大小，还有多层结构，美国宇航局在位于加利福尼亚州诺斯罗普格鲁门公司的洁净室中进行了展开测试。巨型遮阳装置不仅需要把太阳光挡在身后，还要有非常精确的定位装置，望远镜上的所有组件都会安装在巨型遮阳装置上，尽可能降低太阳光对观测的影响。来自美国宇航局戈达德中心的研究人员威廉·奥克斯认为，巨型遮阳装置为五层结构，像一把巨大的遮阳扇，可隔绝来自太阳的热量传递。

承担任务詹姆斯韦伯太空望远镜的主要的任务是调查作为大爆炸理论的残余红外线证据（宇宙微波背景辐射），即观测可见宇宙的初期状态。为达成此目的，它配备了高敏度红外线传感器、光谱器等。 为便于观测，机体要能承受极限低温，也要避开太阳和地球的光等等。

为此，詹姆斯韦伯太空望远镜附带了可折叠的遮光板，以屏蔽会成为干扰的光源。因其处于拉格朗日点，地球和太阳在望远镜的视界总处于一样的相对位置，不用频繁的修正位置也能让遮光板确实的发挥功效。2

本词条内容贡献者为:

李航 - 副教授 - 西南大学