根據NASA最新消息，將於12/24/2021發射（14年之前就計劃發射）的韋伯太空望遠鏡，它的科學目標是：將給宇宙拍幾張“嬰兒照”。

走得最遠的航天器是旅行者1號，離家44載，剛到太陽系邊界。用光速表達這個距離，就是光走20小時而已。而人類的“眼光”就看得遠多了。即使是肉眼，也能看到很遠的星星，望遠鏡更不在話下。遠到多遠呢？結果令你吃驚：130億光年。是旅行者1號距離地球的4萬億倍！望遠鏡對天文學的貢獻毋庸置疑，沒有望遠鏡，人類的目光是太短淺了。人類觀天的能力隨着望遠鏡技術的改變而進步。伽利略用望遠鏡研究太陽系的行星及其衛星；赫歇爾家族用望遠鏡探測銀河系並記錄下幾萬顆星星；哈勃本人用望遠鏡觀測到銀河之外的4萬多個 “河外星系”！望遠鏡帶給人類一次一次的驚喜，將我們的目光延伸到能“和宇宙共處，與光波同行”！

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現代天文觀測將望遠鏡從地面搬到太空；頻率範圍從可見光擴展到了伽瑪射線、X射線、紫外線、紅外線、無線電波等等。

為什麼要將望遠鏡的位置上升到太空的高度呢？是為了擺脫大氣層對觀測的干擾。地球被厚厚的大氣包圍着，這對人類的健康是至關重要的，使人類免受有害輻射的危害，但與此同時，地球大氣層也阻礙我們觀測天象。大氣層對來自天外的輻射是選擇性地吸收，只有可見光和某些頻段容易通過。此外，即使在可見光範圍內，大氣層的散射也會導致我們沒辦法看到太遠的星系，因為它們比大氣層自身的光都要暗。這也是為什麼一般都將天文台建立在高山上的原因。

哈勃望遠鏡

觀測到最遙遠（130億光年）古老星系、探測到恆星和星系的早期形成過程的是美國的哈勃太空望遠鏡，它以著名天文學家愛德溫·哈勃（Edwin Hubble，1889年－1953年）命名。哈勃被後人譽為“星系天文學”之父。他確定了數萬個河外星系，開闢了一個天文學新發展方向：測量宇宙學。

哈勃望遠鏡升空二十餘年，影像珍貴成果頗豐，它的廣角行星相機可拍攝上百個恆星照片，清晰度是地面天文望遠鏡的10倍，據說在6萬公里外的一隻螢火蟲都“一目了然難逃法眼”。此外，如哈勃深空、哈勃超深空、哈勃極深空，探索宇宙的過去。哈勃深空（HDF）便是一張由哈勃於1995年所拍攝的夜空影像。與“廣角”的目的不同，深空拍攝位置在大熊座中一個很小的區域（僅144角秒）。影像由342次曝光疊加而成，拍攝時間連續10天。所包含的區域幾乎沒有銀河系內的恆星，可見的3000多個物體全部都是極遙遠的星系。哈勃超深空包括10,000個星系，顯示的是超過130億年前的“過去”。

哈勃深空

哈勃深空深入到哪裡去？遙望太空，卻能穿越時間的隧道，回望宇宙的過去！因為光傳播需要時間，所以我們看到的是那兒的過去！白天看到的是8分鐘之前的太陽，晚上看見的是1.28秒之前的月亮。8分或1.28秒是小事一樁，但對遙遠的星球而言，結論就非同小可頗為有趣了。遙望織女星，其實看到的是她25年前的模樣，銀河系外最近的星系是仙女座，是250萬光年前的樣子。

圖最左邊表示宇宙的起點，大爆炸及早期宇宙演化，之後，產生了第一代恆星，第一代星系，現代星系形成，再後來，星系群、星系團、超星系團等大尺度結構形成……。圖中可見，哈勃超深空深入到了大爆炸後6億年左右。

大爆炸模型

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡

哈勃極深空還不夠。革命尚未成功，31歲的哈勃望遠鏡卻已顯老舊，主要是需更新換代電子儀器。韋伯望遠鏡（JWST）便是哈勃的接班人。它的主要科學目標之一是探測早期形成的第一批恆星和星系，為宇宙拍個4-6億歲時的嬰兒照。韋伯與哈勃大不相同：一是工作頻率，哈勃以可見光為主，韋伯集中於紅外線波段；二是在太空的位置。下面分別說明。

韋伯JWST為何要在紅外波段工作？因為第一代恆星和星系初生年代的信息傳播到現代，可見光或紫外線已被紅移到了紅外區域。紅外功能不夠的哈勃無法捕捉到早期宇宙中的神秘天體（紅移值高達9.6），需要依靠“引力透鏡”效應來發現它們。

而紅外線的波長更長，使得需要更大的鏡面聚光來達到更高的分辨率。韋伯望遠鏡主鏡直徑6.5米，幾乎是哈勃直徑的3倍。主鏡由鈹製成，鏡片上塗上一層厚度僅為頭髮千分之一的金，主鏡包括18塊6角形鏡片，在發射時需要打包，摺疊起來，升空安置好之後再打開。

哈勃離地高度不過600公里，JWST的位置卻距地球約 150萬公里，比它的前任離地球遠得多。韋伯望遠鏡比較特別的是它的軌道。它不是像哈勃那樣繞着地球轉圈，而是位於太陽-地球系統的拉格朗日點L₂上，

何謂拉格朗日點？在兩個大質量和一個微小質量質點的簡化三體問題中，有5個點可以讓小質量天體穩定運行，這5個點被稱作拉格朗日點。兩個天體環繞運行，空間中有五個位置（L₁、L₂、L₃、L₄、L₅）可以放入第三個物體（質量忽略不計），使其與另兩個天體的相對位置保持不變。

韋伯升空後的景象是這樣的：哈勃應該仍然在繞着地球轉小圈，仍然不停地發回大量照片；而在地球背對太陽的一方，韋伯背朝着地球，孤零零地飄蕩在L₂點上，在那裡，它比哈勃更遠離地球與太陽的干擾，能夠更方便地窺探深空，朝宇宙的起點望去，一直望到宇宙的邊緣，天之盡頭！

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