迄今最昂贵、最复杂的航天器升空：韦伯望远镜探索星辰之旅开启
詹姆斯·韦伯望远镜艺术概念图
发射时间：2021年12月25日20:20（BJT）
发射地点：法属圭亚那库鲁航天发射中心
发射火箭：阿里安5火箭
发射载荷：詹姆斯·韦伯望远镜
韦伯望远镜是一项跨越一代人的任务，研制成本约为97亿美元，是迄今为止发射的最昂贵的航天器。一旦进入太空，它的可折叠镜片的跨度将超过6.5米，使韦伯成为历史上最大的太空天文台。
欧洲阿里安5号火箭将把这个6161.4公斤重的天文台送入日地系统拉格朗日点L2点的轨道，这个位置的位置比月球离地球的距离4倍还远。
詹姆斯·韦伯望远镜望远镜展开过程详解
1）韦伯望远镜的遮光罩的大小为一个网球场的大小，为了将韦伯放入阿里安5火箭的整流罩，在发射前，韦伯望远镜需要折叠起来。
2）韦伯是一项跨国跨组织的合作项目，ESA将提供阿里安5运载火箭进行发射，以此来换取部分观测时间和分享观测成果。
3）在发射27min后，韦伯望远镜与阿里安5火箭上面级分离；韦伯望远镜被送入直接飞往日地系统L2点的轨道。
4）发射后33min，韦伯望远镜的第一个动作是展开太阳能帆板，该动作是自动化的，无需地面人员控制。
5）发射后12.5小时，韦伯望远镜视入轨情况进行一次轨道修正。按照计划，韦伯最多进行三次轨道修正，其中第一次是最为关键的一次。之所以关键，是因为本次轨道修正需要韦伯根据导航、制导和控制设备自行计算，考验自主能力。【最新设计状态中，该动作由地面人员发送指令控制】
6）发射后一天内，韦伯望远镜高增益天线展开，该动作也为自动化进行的。此后，韦伯就可以收到地面人员的控制指令，此后的动作都是由地面人员发送指令控制的。【最新的设计状态：该动作在发射后2小时进行，提前到步骤5）之前】
7）发射后两天，视情况进行第二次轨道修正任务。
8）接下来就是遮阳罩展开阶段了。发射后三天，韦伯开始展开遮阳罩托盘框架（UPS）前部。
9）发射后三天，韦伯开始展开遮阳罩托盘框架（UPS）后部。
10）发射后四天，望远镜的镜面和仪器即主镜塔和主体分离提升，这种分离可以减少镜面的震动；
11）发射后5天，打开配平片。配平片的主要作用是抵消太阳光压照射在遮阳罩上造成的扰动力矩，减少姿态平衡所需的燃料消耗；
12）发射后5天，展开遮光罩保护层。
13）发射后第6天，遮光罩中撑杆伸出。
14）发射后第7天，遮光罩绷紧，持续2天。
15）发射后第8天，遮光罩展开完毕。此时，遮光罩的正面温度达到110摄氏度左右；背面温度约为-237摄氏度；
16）发射后第10天，副镜架展开。
17）发射后第11天，仪表散热器展开。
18）发射后12天，主镜左侧3瓣开始展开；
19）发射后第13天，主镜右侧三瓣镜片开始展开；
20）发射后第13天，韦伯完全展开部署完毕；
接下来的几个月，韦伯望远镜开始降温。进行镜片微调，仪器校准等；
21）发射后第15-24天，激活各镜面，对18个镜面进行微调；
22）发射后的第29天，韦伯最后一次轨道修正，使韦伯进入最终飞向L2点Halo轨道的轨迹；
23）发射后29.5天，韦伯进入日地系统L2点的Halo轨道。
24）接下来的几个月，韦伯望远镜开始降温。进行镜片微调，仪器校准等工作，整个过程持续5个月左右。
天文学家们在1996年构想了这个后来成为韦伯的任务，当时官员们希望这个任务可以在2007年发射升空。到2003年，发射日期推迟到2011年，然后推迟到2014年、2018年、2019年和2020年。
20世纪90年代，当科学家们开始设计韦伯望远镜时，天文学家们只探测到太阳系外的少数几颗行星。很大程度上要感谢NASA退休的开普勒行星搜寻天文台，现在目录中有超过4800颗已确认的系外行星都是它发现的。
自20世纪90年代以来，天文学领域发生了重大变化。随着更强大的地面望远镜的建造，以及31年来哈勃望远镜的观测结果，越来越多的系外行星被发现。2009年，随着NASA开普勒望远镜的发射，寻找系外行星的研究进入了高潮。今天已知的已确认的系外行星中，有一半以上是被开普勒望远镜发现的。
从明年开始，詹姆斯·韦伯望远镜将扫描在其他恒星周围发现的近5000个外星世界的样本，以帮助天文学家确定哪些岩石行星可能具有维持生命的大气层。
詹姆斯·韦伯望远镜主镜完全展开
哈勃望远镜的继任者韦伯望远镜将是历史上最大的太空望远镜，主镜直径达6.5米。发射后的第一周，一个五层遮阳罩将展开，面积相当于一个网球场。随后，韦伯的望远镜和四台科学仪器开始降温，温度达到零下230多摄氏度。
哈勃对紫外线、可见光和近红外波长的宇宙光源非常敏感。而韦伯直接聚焦于红外谱段。这个新的望远镜比哈勃望远镜强100倍。虽然韦伯望远镜比许多地面天文台要小，但它将不会受地球大气层的微光效应的影响。地球大气层会吸收来自遥远恒星和星系的微弱红外线。
由于视场角相对狭窄，韦伯不会增加已确认的系外行星名单。它将继续对开普勒和美国宇航局的系外行星掩星任务卫星TESS所取得的发现进行核查和确认。TESS 任务在整个天空中寻找相对明亮的恒星附近的行星，这些行星是韦伯观测的完美候选者。
由地面的 W.M Keck 天文台捕捉到的合成图像中，可以看到四颗比木星质量更大的行星围绕着年轻的恒星 HR 8799旋转
如果我们仰望夜空，每颗恒星都有一个像太阳系一样的系统围绕着它。
韦伯计划在发射六个月后开始科学实验，新天文台的首要观测目标将是39光年外的 TRAPPIST-1行星系统，那里至少有7个已证实的岩石行星，大小与地球相当。其中三颗行星围绕着它们的主恒星运行，主恒星是一颗比太阳还小的红矮星，那里可能存在液态水。
这幅艺术概念图展示了TRAPPIST-1行星可能的样子，基于现有观测数据绘制它们的大小、质量等参数。
本文转载自“国际航天爱好者”，原标题《迄今最昂贵、最复杂的航天器即将升空：韦伯望远镜探索星辰之旅开启》，文 | zhangran
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