美國宇航局（NASA）耗時(shí)20年、耗資88億美元建造、被稱為“經(jīng)費(fèi)黑洞”的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡終于有進(jìn)展了。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間11月21日，《紐約時(shí)報(bào)》報(bào)道稱，在接下去的數(shù)周內(nèi)，望遠(yuǎn)鏡的鏡面和鏡面背后的設(shè)備箱將就著陸過程和深空的低溫環(huán)境進(jìn)行模擬，測試每個(gè)鏡面上的執(zhí)行器，并運(yùn)往洛杉磯裝備巨型遮陽板。

“現(xiàn)在我們只能祈禱韋伯一切順利了”，此前美國天文物理學(xué)家、2006年諾獎(jiǎng)得主喬治-斯穆特在接受澎湃新聞（www.kxwhcb.com）采訪時(shí)就曾這樣無奈地說道。

如果一切測試順利，韋伯望遠(yuǎn)鏡將于2018年搭乘歐洲空間局的阿麗亞娜5型火箭（Ariane 5 Rocket）從法屬圭亞那發(fā)射升空，到達(dá)日地平衡第二拉格朗日點(diǎn)，進(jìn)入距離地球約100萬英里（約160萬公里）的環(huán)日軌道。

而在發(fā)射升空后，工作人員還要經(jīng)歷“煎熬的六個(gè)月”，才能等到這一新生代太空望遠(yuǎn)鏡傳來第一張照片。

那么，“千呼萬喚始出來”的詹姆斯韋伯望遠(yuǎn)鏡，在這20年間到底經(jīng)歷了什么？NASA又為何傾盡家底也要完成這個(gè)項(xiàng)目？

超越哈勃望遠(yuǎn)鏡， 韋伯望遠(yuǎn)鏡回溯“宇宙黎明”

當(dāng)?shù)貢r(shí)間11月4日，NASA正式宣布以前NASA執(zhí)行長詹姆斯·韋伯命名的太空望遠(yuǎn)鏡竣工，準(zhǔn)備進(jìn)入測試階段。它的主要任務(wù)，是接替它的“明星”前輩哈勃天文望遠(yuǎn)鏡。

1990年發(fā)射升空的哈勃天文望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)孤獨(dú)地在太空工作了26年，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了它的原定退役年限。2009年，NASA對(duì)哈勃進(jìn)行了最后一次維修，從此宣布任哈勃“自生自滅”。據(jù)NASA估計(jì)，哈勃還能再工作5年左右，這樣哈勃和韋伯能在太空合作一段時(shí)間，開啟一段非凡的宇宙探索之旅。

韋伯望遠(yuǎn)鏡的主鏡面6.5米，約是哈勃望遠(yuǎn)鏡的3倍，集光能力是哈勃望遠(yuǎn)鏡的7倍，但韋伯相對(duì)于哈勃最大的改變，在于具備強(qiáng)大的紅外探測能力，而哈勃是可見光波段望遠(yuǎn)鏡。

由于宇宙在不斷膨脹，那些早期恒星和星系正在快速遠(yuǎn)離我們，產(chǎn)生紅移效應(yīng)：它們發(fā)射的光都已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了波長較長的紅外線波段。

正因如此，韋伯望遠(yuǎn)鏡能接收這些早期星系發(fā)射的紅外光，回溯宇宙大爆炸后5億年到10億年間的歷史，也就是“宇宙再電離”時(shí)期。在這個(gè)時(shí)期，恒星、類星體和星系開始形成，放出曙光，宇宙告別“黑暗時(shí)代”，進(jìn)入“光明時(shí)代”。但目前人們尚不了解這個(gè)過程是如何發(fā)生的，也沒有人見過那些初始的恒星。

為了保證韋伯望遠(yuǎn)鏡的紅外探測能力，它需要在非常低的溫度下工作——零下248攝氏度。只有在這樣的溫度下，望遠(yuǎn)鏡自身的熱輻射產(chǎn)生的干擾才會(huì)被大幅降低。并且，一旦進(jìn)入太空，韋伯望遠(yuǎn)鏡會(huì)撐開像網(wǎng)球場一樣大的巨型遮陽板，阻擋外界的熱輻射。

NASA賭上全部身家，韋伯望遠(yuǎn)鏡早已“錯(cuò)不起”

早在2010年，著名學(xué)術(shù)期刊《自然》就將韋伯望遠(yuǎn)鏡比喻為“The telescope that ate astronomy（吃掉天文學(xué)的望遠(yuǎn)鏡）”。20年間，韋伯望遠(yuǎn)鏡也確實(shí)如“饕餮”源源不斷地吞噬著美國天文學(xué)的經(jīng)費(fèi)和資源。

韋伯太空望遠(yuǎn)鏡曾是美國天文學(xué)界2001年制定的“十年計(jì)劃”的重頭戲，當(dāng)時(shí)天文學(xué)家們毫不懷疑韋伯太空望遠(yuǎn)鏡能如期竣工，還圍繞它指定了后期一系列“十年計(jì)劃”。

但20年來，韋伯不斷跳票，經(jīng)費(fèi)也從一開始的5億到10億一路飆升到了88億美元。美國天文學(xué)家們對(duì)韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的態(tài)度也從一開始的寄予厚望，逐漸變得五味雜陳。近年來，NASA更是把全部身家賭在了韋伯上，幾乎所有其他大型項(xiàng)目都被擱置下來，連2010年制定的美國天文“十年計(jì)劃”的重頭戲，計(jì)劃用于探測宇宙暗物質(zhì)的廣角紅外巡天望遠(yuǎn)鏡（Wide-Field Infrared Survey Telescope），也不得不為韋伯太空望遠(yuǎn)鏡讓步，項(xiàng)目已被推到了2025年之后。

因此，韋伯望遠(yuǎn)鏡在幾乎花光NASA家底后，如今已經(jīng)是個(gè)“只許成功，不許失敗”的項(xiàng)目。而其他科學(xué)家們也在翹首等待韋伯的最終結(jié)局——因?yàn)橹挥许f伯發(fā)射成功，后續(xù)的項(xiàng)目才能被推上來。

在接下來的數(shù)周內(nèi)，韋伯望遠(yuǎn)鏡的鏡面和背后的設(shè)備箱將會(huì)被置于震動(dòng)裝置上模擬發(fā)射時(shí)的震動(dòng)環(huán)境，接著被置于聲學(xué)測試室內(nèi)模擬發(fā)射時(shí)的噪音環(huán)境。

如果這關(guān)通過，韋伯望遠(yuǎn)鏡將會(huì)組裝送往休斯頓的約翰遜航天中心模擬深空的低溫環(huán)境，并對(duì)18個(gè)鏡面部件每個(gè)部件上的7個(gè)執(zhí)行器進(jìn)行測試——哈勃望遠(yuǎn)鏡的其中一個(gè)鏡面形狀有所偏差，一度導(dǎo)致哈勃無法聚焦，NASA最終通過矯正鏡片修復(fù)了這一問題。如今，NASA不會(huì)容忍這種錯(cuò)誤在韋伯望遠(yuǎn)鏡上面重演。

接著，韋伯望遠(yuǎn)鏡會(huì)被運(yùn)往洛杉磯，組裝它的巨型遮陽板。裝上遮陽板后，整個(gè)望遠(yuǎn)鏡的體積就超過了C-5A軍用運(yùn)輸機(jī)的能力，只能由船經(jīng)巴拿馬運(yùn)河運(yùn)往發(fā)射地法屬圭亞那。

而在發(fā)射升空后，科學(xué)家們也將度過“煎熬的六個(gè)月”，直到韋伯望遠(yuǎn)鏡成功傳來第一張照片才能稍微松一口氣。

NASA非常清楚韋伯望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)“錯(cuò)不起”。項(xiàng)目科學(xué)家約翰·瑪瑟對(duì)《紐約時(shí)報(bào)》提到，項(xiàng)目組成員甚至沒有討論萬一韋伯在距離地區(qū)150萬公里外出了什么差錯(cuò)，NASA要采取怎樣的補(bǔ)救措施，“我們根本沒有打算準(zhǔn)備補(bǔ)救措施。”

韋伯望遠(yuǎn)鏡是如何成為經(jīng)費(fèi)“黑洞”的？

早在哈勃太空望遠(yuǎn)鏡升空的前一年，1989年，美國天文學(xué)家就認(rèn)識(shí)到它的視野并不能及“宇宙黎明”，需要一個(gè)繼任者填補(bǔ)這個(gè)空白。

1995年，由天文物學(xué)家們組成的委員會(huì)向當(dāng)時(shí)的NASA執(zhí)行長丹尼爾·戈丁提交了一份關(guān)于這個(gè)繼任望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)建議，立馬引起了戈丁的興趣。但當(dāng)時(shí)戈丁在科研方面致力于推行“更快、更好、更廉價(jià)”的改革，對(duì)望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)進(jìn)行了一系列具有風(fēng)險(xiǎn)的變動(dòng)，直到1999年NASA接連損失廣角紅外探測望遠(yuǎn)鏡、火星氣候軌道器和火星極地著陸者，韋伯望遠(yuǎn)鏡才恢復(fù)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，但這也導(dǎo)致它的預(yù)算突破十億美元。

來自各個(gè)國家、各個(gè)機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們紛紛參與這個(gè)項(xiàng)目，不斷增加韋伯望遠(yuǎn)鏡的復(fù)雜性。這些新增的功能設(shè)計(jì)又涉及許多昂貴、還未完全成熟的前沿技術(shù)，每一項(xiàng)都要保證在五年內(nèi)無差錯(cuò)運(yùn)行。“大家都怕錯(cuò)過這種一輩子才有一次的機(jī)會(huì)”，韋伯望遠(yuǎn)鏡前項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Peter Stockman說道。而且那時(shí)候也看不到任何節(jié)制的必要：NASA的天文物理經(jīng)費(fèi)當(dāng)時(shí)仍在逐年增加。

在這種情況下，NASA在韋伯望遠(yuǎn)鏡的初期的技術(shù)建設(shè)上就花了20億美元。但NASA并不打算砍掉項(xiàng)目的任何部分來削減開支，反而尋找更多的合作者來分擔(dān)資金，包括歐洲空間局和加拿大宇航局。

因而，當(dāng)2008年韋伯望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)方案最終通過初審，NASA正式宣布項(xiàng)目上馬時(shí)，韋伯望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目早已從“更快、更好、更廉價(jià)”變成了一個(gè)肩負(fù)重重使命、關(guān)聯(lián)多家機(jī)構(gòu)、經(jīng)費(fèi)數(shù)十億的龐然大物。