人类史上首次发布深空高清图像！来自造价 100 亿美元的最贵“相机”

BIGBANG是怎么发生的？宇宙真的延伸了多远？人类在宇宙中是孤独的吗？

在不久的将来，哈勃望远镜的继任者詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)将回答这些问题，现在它已经交出了第一份答案。

JWST号捕捉到了迄今为止最深最清晰的遥远宇宙红外图像，也是服役以来第一张全彩图像。

以红外成像为眼睛观察未知的远古宇宙。

图为46亿年前出现的星系团SMACS 0723，包含数千个星系。

它是由JWST的近红外相机(NIRCam)拍摄的，并由不同波长的照片合成。总共花了12.5个小时才收集完所有的照片，还要花几个星期才能交给哈勃。

美国东部时间7月11日下午，美国宇航局局长比尔·纳尔逊在白宫最后一分钟特别简报会上公布了这张照片:

总统先生，如果你把一粒沙子放在一臂之遥的指尖上，它就是你所看到的宇宙的一部分。

然而，图中的星团是如此巨大，以至于它们甚至弯曲了周围的空间和时间。因此，它们呈现出一种“引力透镜”现象，将星系团后面的星系放大得更远。

图片中一些星系发出的光在到达望远镜之前已经传播了130亿年。

JWST不仅可以对目标天体进行成像，还可以将光线分解成不同的波长。

因此，JWST不仅可以聚焦遥远的星云、星系团甚至系外行星，让我们看到从未见过的微小结构，还可以帮助研究人员了解星系的质量、年龄、历史和组成。

这主要是因为JWST的原理不同于哈勃和其他望远镜。它以红外成像为基础，观测不可见电磁频谱区(红外区)发出的光。

发挥作用的四个科学仪器是NIRSpec、MIRI、NIRCam、NIR成像仪和NIRISS。

哈勃有部分红外探测能力，但不如JWST。
JWST观测到的红外区域对于绘制我们宇宙的时间线至关重要——随着宇宙的膨胀，最古老和最稀少的恒星，以及被它们照亮的东西，只会以红外光的形式出现在我们面前。

天文学家希望利用JWST探索宇宙历史的每一个阶段，从我们的太阳系内部到早期宇宙中可观测的最远星系，再到这之间的一切，帮助人类了解宇宙的起源、星系的演化以及我们在其中的地位。

也就是说，我们有望观测到今天可见宇宙的初始状态，看到大爆炸后仅几亿年形成的第一批星系，彻底改变我们所知的天体物理学。

这张照片只是一个预览。北京时间7月12日22: 30，NASA将直播更多全色图像和数据，包括太阳系外行星的星云、星系和大气层。

到目前为止，最昂贵的太空望远镜也不允许出错。

经过大约25年的发展，JWST于2021年12月25日发射升空。

在此之前，它已经经历了几十年的准备。该计划始于20世纪90年代初，以美国宇航局第二任局长詹姆斯·韦伯(james webb)的名字命名，预算5亿美元，2007年投入使用。

然而，JWST的建造难度远远超出了NASA的预期。因为许多工程延迟和成本超支，JWST在2005年被重新设计，发射时间被一再推迟，直到JWST最终有可能在2021年发射。

来自20个国家的25年投资，数万名科学家的合作，各种挫折和多次延迟，都促成了史上最昂贵的太空望远镜。JWST耗资近100亿美元。

前沿科学烧钱，自然有烧钱的道理。包括更大口径的镜片，10纳米的镜面材料，网球场那么大的遮阳板等等，很多都只是“孤儿”，必须100%正确。

简而言之，技术是突破，R&D是绝望，成本不是简单的线性增长。

即使它能够发射，JWST也太大了，不能以完整的形式直接发射到太空。它必须折叠起来才能安装在火箭上发射。只能发射然后在遥远的太空进行所有的调整，不允许有任何失误。

光是在太空中展开遮阳板就花了两周时间。

JWST观察组件的温度必须保持在40K(-233.15℃)以下，才能看到微弱的红外光，遮阳板起到控温的作用。否则，观测目标的信号将淹没在望远镜本身、太阳、地球和月球发出的红外辐射中。

展开遮阳板的复杂性在于，每个关节都必须完美执行，遮阳板才能打开。整个JWST有多达344个单点故障，遮阳板包含了其中的很大一部分。单点故障意味着一旦出现故障，整个项目就宣告失败。2018年测试时意外撕膜也是项目延期的因素之一。

主镜的校准也需要很多时间。

JWST的主镜被设计成由18个六边形透镜组成的“蜂巢”可折叠镜，这有助于它捕捉选定目标的大量红外光。但是这些透镜中的每一个(加上副镜和其他组件)都需要精确调整，以便反射的图像与其他镜子匹配并重叠。

在过去的六个月里，工程师和科学家们一直在仔细调整望远镜的镜面部分，并校准其仪器。

现在，JWST终于准备好了一切，开始为人类收集来自遥远星系的光线。