哈勃望远镜在540公里就能看清宇宙，为何韦伯要飞到150万公里远？

全世界最贵的望远镜、“鸽子王”詹姆斯韦伯太空望远镜终于要发射升空了，这是航天界的一大盛事，举世关注。为了打造这只探索宇宙的“黄金眼”，美国NASA和欧洲航空局ESA等机构花了25年时间和100亿美元，就为了能把宇宙看得更清楚一些。
但是你知道吗？网上有许多关于韦伯望远镜的宣传画虽然很漂亮，但却错得离谱。就像下边这张：

一张错误的韦伯望远镜图片
实际上，在韦伯望远镜发射升空之后，我们从地球上就再也看不见它那巨大的六边形金色镜面——它会始终藏在网球场大小的“床垫”后边，躲到黑暗的影子里，所以我们不可能看到它金光闪闪的样子。
另一个原因是，韦伯望远镜将被发射到距离地球150万公里的太空中，这个地方被称为“地日拉格朗日L2点”。月球与地球的平均距离是38万公里，相比之下，韦伯望远镜要远4倍！
为什么要把望远镜送到那么远的地方？哈勃太空望远镜已经可以看清楚几十亿光年外的星系，难道韦伯飞得更远就能看得更清楚吗？
还真是这样！

韦伯望远镜将飞到拉格朗日L2点
为了探索宇宙，几十年来各国共发射了超过30台太空望远镜，其中最有名的就是哈勃太空望远镜。自从1990年发射以来，哈勃望远镜用它直径2.4米的镜头“深情凝视”遥远的宇宙，为我们揭开了许多遥远星系的秘密。
相比于哈勃，韦伯望远镜的反射镜面直径达到6.5米，更大的面积可以收集更多光线，也意味着它能看到更远、更暗淡的星光。

韦伯望远镜的镜面比哈勃大许多
了解哈勃太空望远镜的朋友都知道一个很逗的故事：因为镜片打磨时犯了一个低级错误，哈勃一上天就被发现患有“先天性近视”，主镜片屈光不正，看啥都是模糊的。但这时候哈勃已经花掉了大约47亿美元，扔掉可惜，再运回地球也不可能，最后科学家在地面打造一套“近视眼镜”，由航天飞机带到天上给哈勃更换。
这就是哈勃离地面近的好处，当望远镜出了问题需要维修维护时，宇航员能够比较方便地飞过去给它更换配件。詹姆斯韦伯望远镜就不可以，它离地球150万公里，没人能飞到那么远。其实韦伯望远镜从一开始就没考虑过怎么修——所有都是一锤子买卖，万一出了大问题，再贵也只能是打水漂。

哈勃望远镜在轨维修
为什么会这样？因为哈勃是可见光望远镜，基本上我们人眼看到的是啥，望远镜拍下的就是啥；韦伯是红外线望远镜，它主要接受红外线波长的光——比红更红，一种我们人眼看不见的“红”。
根据物理学理论，宇宙中所有的物质都有温度，都会向外发射光子。只有温度足够高的物体才向外发射出可见光，我们的眼睛能看见这些光子。更多的物体会发射出红外线，我们需要使用红外线敏感器才能探测到它们。

人眼看不见红外线
詹姆斯韦伯望远镜就是一台用于探测宇宙红外光的设备，它上面的传感器极其灵敏，可以区分极小的温度变化，从而发现上百亿光年外传来的微弱光线。
就像我们白天看不见星星一样，不是星星不在那儿，而是太阳光线太强，它的光子在大气层中散射，淹没了暗弱的星光。地球和月球也会发出红外光，离地球越近，它对韦伯望远镜的干扰就越大。怎么办呢？科学家要让望远镜尽量远离地球和月球，并且用隔热层挡住太阳光，将干扰的热辐射降到最低。

韦伯需要隔绝太阳和地球热能
那么，将韦伯望远镜送到地日拉格朗日L2点，是因为那里足够冷吗？并不是。
相对与太阳的距离而言，150万公里带来的温度差几乎可以忽略不计，选择L2点一方面是这里能避免地球月球热辐射的干扰，另一个重要原因是这里处于太阳与地球力学稳定区域，航天器不需要消耗太多燃料就能很长时间“漂浮”在这里。

韦伯在地日引力作用下绕着L2点运动
在成功发射之后，詹姆斯韦伯太空望远镜会飞向地日拉格朗日L2点，在一个多月的漫长旅途中，它会像变形金刚一样华丽变身：先展开太阳翼，再依次拉出并撑开5层隔热薄膜，调整角度，将隔热膜的底部朝向太阳和地球方向，最后展开铍制的主反射镜。每一块镜子背后都有一组电机，它们能以纳米尺度精确调整镜子的角度，以确保不会发生哈勃望远镜“近视”的问题。

韦伯在发射后要做300多个动作
在朝向地球和太阳的方向，韦伯望远镜的底部温度可以达到88℃左右，而在背阴面，由于隔热膜阻挡了太阳和地球的热辐射，韦伯望远镜的镜面和传感器的工作温度低至-225℃！如此一来，宇宙中高于这个温度的光都能被望远镜探测到，人类不仅能看得更远，还可以探测到此前看不见的影像。

韦伯能看的星球比哈勃望远镜更多
就像上面这幅图像所显示的，左边为哈勃，右边是韦伯。当然啦，这张图是P出来的，实际上韦伯望远镜并不能拍摄彩色图像，跟哈勃望远镜的照片一样，所有彩色都是后期由地面人员P上去的。因为除了天文学家外，没有人会对黑白色的星空感兴趣。

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