詹姆斯·韋布太空望遠鏡順利入軌

詹姆斯·韋布太空望遠鏡的18個鏡段都必須被聚焦和調整。圖片來源：美國宇航局戈達德太空飛行中心

據《科學》報道，當地時間1月24日，美國宇航局詹姆斯·韋布太空望遠鏡已經抵達它的目的地。在長達一個月的旅程中，把精心包裝的天文臺打開后，控制人員短暫地點燃了韋布的推進器，把它送入L2的“光環軌道”。L2是一個距離地球150萬公里的重力平衡點，遠離近地軌道的炎熱和喧囂，L2至少在未來十年里將是韋布的家。

但是，在韋布準備發射紅外線宇宙中的目標圖像之前，還有5個月的工作要做。在接下來的幾天里，韋布將繼續在遮陽板后面冷卻到-235℃的工作溫度。然后，操作人員將開始漫長而復雜的過程，將韋布6.5米長的主鏡的18個六邊形部分對齊，使它們形成一個單一的反射鏡。

“我們所做的一切都是為了讓韋布準備好進行變革性的科學研究。”美國宇航局戈達德太空飛行中心運營項目科學家Jane Rigby說。

在前往法屬圭亞那發射場并乘坐阿麗亞娜5號火箭進入軌道的過程中，為安全起見，韋布鏡子部分被鎖在了適當的位置。戈達德太空飛行中心韋布項目科學家Matt Greenhouse表示，操作員剛剛釋放了鏡子部分，這樣它們就可以自由轉動了。在每個1.3米長的鏡段后面有7個驅動器，這些微型電機可以調整鏡段的位置、傾斜甚至曲率。

首先，操作員將韋布望遠鏡對準大熊座中一顆明亮孤立的恒星，該恒星較穩定且附近缺乏其他明亮恒星。當使用韋布的近紅外攝像機探測器時，操作人員預計能看到18個獨立的點。

韋布主鏡的每個部分將被擺動，以查看它產生的是哪個點。然后開始調整每個部分的傾斜過程，直到所有的點都堆疊在傳感器的視圖上。與此同時，操作者將調整線段的曲率，使每個點盡可能小而鋒利。“這是一個煞費苦心的詳細步驟序列。”韋布望遠鏡元件負責人Lee Feinberg。

最后的過程是“相位”，確保光不僅是聚焦的，而且是一致的，主鏡18個部分的波峰和波谷是一致的。為了確保所有光路的長度都相同，操作人員將根據光波長的幾分之一(十億分之一米)來調整這些部分與副鏡的距離。只有這樣，主鏡18個獨立的部分才能達到“一個美麗的單片主鏡”的分辨率。操作人員將繼續每兩天檢查韋布的光學系統，并將根據需要每兩周調整片段的位置。

調整鏡面后，操作人員將檢查光線是否順利進入另外兩個探測器，即近紅外光譜儀和近紅外無縫隙光譜儀。第四個傳感器是中紅外儀器(MIRI)，它的工作溫度比其他三個要低得多，僅比絕對零度高6.4℃。它需要一個機械式制冷機，所以必須位于遮陽板溫暖的一側，并將其冷卻劑輸送到MIRI 。一旦MIRI在4月初完全冷卻，它也將被光學對齊。

5月初，操作人員預計將測試所有17種觀測模式的儀器。調試包括觀察一系列的參考物體，比如精確知道亮度的恒星或精確測量位置的恒星場。研究人員想要了解傳感器的輸出與光線流入之間的關系，以及望遠鏡內部的光學是否會扭曲恒星的位置。操作人員還將把望遠鏡對準天空中沒有恒星的區域，以了解由儀器本身的熱噪聲所產生的“暗電流”。

此外，研究人員還將測試韋布的精細制導傳感器，該傳感器可以像激光一樣鎖定移動目標，如木星的衛星；或任何需要長時間曝光的物體，如昏暗的系外行星或遙遠的星系。在最后幾周，操作人員將測試觀測站在不同方向時的熱穩定性。盡管遮陽板使反射鏡和儀器永遠處于陰影中，但太陽照射到航天器的極端溫度是不同的，0.1°C就會產生影響。