近日，美國(guó)航空航天局（NASA）發(fā)布消息，宣布詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（James Webb Space Telescope，JWST）完成了環(huán)境測(cè)試，通過(guò)了從火箭發(fā)射到太空運(yùn)行的多個(gè)嚴(yán)苛測(cè)試。
JWST是NASA、歐洲航天局(ESA)和加拿大航空航天局（CSA）聯(lián)合研發(fā)的紅外觀測(cè)用太空望遠(yuǎn)鏡，是哈勃空間望遠(yuǎn)鏡(HST)和斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡（SST）的繼任者。
該望遠(yuǎn)鏡的主要科學(xué)任務(wù)是尋找大爆炸后宇宙中形成的第一顆恒星和星系的光，研究星系的形成和演化，了解恒星和行星系統(tǒng)的形成以及研究行星系統(tǒng)和生命的起源。
JWST原計(jì)劃耗資5億美元，計(jì)劃于2007年發(fā)射，但由于預(yù)算嚴(yán)重超支，發(fā)射時(shí)間數(shù)次推遲，最新預(yù)估總耗費(fèi)高達(dá)96.6億美元，發(fā)射時(shí)間目前定為2021年3月30日，發(fā)射計(jì)劃地點(diǎn)為圭亞那太空中心，由亞利安五號(hào)火箭運(yùn)載升空。
此項(xiàng)目曾被稱(chēng)為“新一代太空望遠(yuǎn)鏡”（Next Generation Space Telescope），2002年更名，以美國(guó)宇航局第二任局長(zhǎng)詹姆斯·韋伯的名字命名。1961年至1968年詹姆斯·韋伯擔(dān)任局長(zhǎng)期間曾領(lǐng)導(dǎo)阿波羅計(jì)劃等一系列美國(guó)重要的太空探測(cè)項(xiàng)目。
JWST攜帶了四個(gè)觀測(cè)裝置：近紅外熱像儀、近紅外光譜儀、中紅外裝置和精細(xì)導(dǎo)星傳感器。
近紅外熱像儀是一種紅外成像儀，其光譜覆蓋范圍從可見(jiàn)光（0.6 μm）到近紅外（5 μm）。近紅外熱像儀還將作為韋伯望遠(yuǎn)鏡的波前傳感器。
近紅外光譜儀提供三種觀察模式：使用棱鏡的低分辨率模式，R~1000多物體模式和R~2700積分場(chǎng)單元或長(zhǎng)縫光譜模式。
中紅外裝置包含中紅外相機(jī)和成像光譜儀，將測(cè)量5至27 μm的中紅外波長(zhǎng)范圍。該裝置由NASA和歐洲國(guó)家財(cái)團(tuán)合作開(kāi)發(fā)，亞利桑那大學(xué)和英國(guó)天文技術(shù)中心共同研制。
精細(xì)導(dǎo)星傳感器用于控制航天器的整體方向，也用于驅(qū)動(dòng)精細(xì)轉(zhuǎn)向鏡以實(shí)現(xiàn)圖像穩(wěn)定。
為便于觀測(cè)，機(jī)體要能承受極度低溫，也要避開(kāi)太陽(yáng)光與地球反射光，因此JWST附帶了可折疊遮光板（面積與網(wǎng)球場(chǎng)相當(dāng)），以屏蔽會(huì)成為干擾的光源。因其處于拉格朗日點(diǎn)，地球、太陽(yáng)與JWST三者的視界總處于一定的相對(duì)位置，遮光板無(wú)需頻繁修正位置即可發(fā)揮作用。
JWST的鏡面系統(tǒng)包括主鏡、次鏡和三鏡。其中其主鏡結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，造價(jià)最昂貴，由許多個(gè)子鏡拼接而成的，形式蜂房結(jié)構(gòu)。
JWST全尺寸模型圖（黃色部件就是主鏡）
主反射鏡由金屬鈹制成，可以在絕對(duì)為零的情況下正常工作，口徑達(dá)到6.5 m。
主鏡的鏡片排成六角形，聚光部和鏡面都露在外面，容易讓人聯(lián)想到電波望遠(yuǎn)鏡的天線。另外，其主體也不呈筒狀，而是在主鏡下展開(kāi)座席狀的遮光板（圖中下部淺色部分）。
主鏡直徑比發(fā)射用的火箭還大。主鏡被分割成18塊六角形的鏡片，每個(gè)鏡面的拋光誤差不得超過(guò)10 nm；同時(shí)鏡面也經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)研磨，使得其能夠在遮陽(yáng)板陰影的極度嚴(yán)寒環(huán)境中保持正確形狀。
每塊鏡片背部都裝有7個(gè)馬達(dá)，能夠在10 nm的精度內(nèi)調(diào)整鏡片的形狀和方向。發(fā)射后這些鏡片會(huì)在高精度的微型馬達(dá)和波面?zhèn)鞲衅鞯目刂葡抡归_(kāi)。
JWST質(zhì)量為6.2噸，約為哈勃太空望遠(yuǎn)鏡（11噸）的一半;主鏡直徑為哈勃的2.7倍，面積為其5倍以上。JWST被稱(chēng)為是有史以來(lái)最強(qiáng)大的太空望遠(yuǎn)鏡，其優(yōu)勢(shì)不僅體現(xiàn)在其體積。
哈勃望遠(yuǎn)鏡目前觀測(cè)到離地球最遠(yuǎn)的星系是GN-z11?？茖W(xué)家認(rèn)為，這是一個(gè)僅在宇宙誕生四億年后才出現(xiàn)的星系。這是哈勃的極限觀測(cè)距離。而JWST預(yù)計(jì)可以觀測(cè)到宇宙誕生1億年后的星系。
哈勃望遠(yuǎn)鏡無(wú)法觀測(cè)到波長(zhǎng)超過(guò)1 mm的光，但JWST的觀測(cè)范圍更廣，可以觀測(cè)到波長(zhǎng)為30微米的光，其集光能力也是哈勃望遠(yuǎn)鏡的6倍以上。
JWST位于處于拉格朗日點(diǎn)，距離地球150萬(wàn)公里（哈勃望遠(yuǎn)鏡距地表僅約600公里），由于其位置特殊，重力相對(duì)穩(wěn)定，可以與鄰近天體保持相對(duì)靜止的狀態(tài)，無(wú)需頻繁進(jìn)行位置修正，可以更穩(wěn)定的進(jìn)行觀測(cè)，而且還不會(huì)受到地球軌道附近灰塵的影響。
