詹姆斯韋伯太空望遠鏡是什麼？原理是什麼？為何能拍出前所未見的宇宙美照？能為人類帶來什麼改變？

美國太空總署（NASA）近日公布一系列由詹姆斯．韋伯太空望遠鏡（JWST）所拍攝的全彩圖像，包括南環狀星雲、史蒂芬五重星系和船底座星雲，壯麗景色令人驚嘆，這也是迄今為止人類能觀測到宇宙最深遠的星系影像。馬上就來認識這個被譽為「人類偉大工程成就之一」的太空望遠鏡是什麼？

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韋伯太空望遠鏡是什麼？延宕十餘年終傳捷報

NASA在1996年攜手歐洲太空總署（ESA）、加拿大太空總署（CSA）發起「新世代太空望遠鏡」計畫，斥資百億美元打造全新太空望遠鏡，取代原先使用的哈伯望遠鏡。這支太空望遠鏡是以領導阿波羅登月計畫的第二任署長——詹姆士．韋伯命名，原定2007年發射，卻受限於技術、預算，和後續的新冠肺炎疫情影響而數度推延，直到2021年12月25日才正式發射。

韋伯太空望遠鏡和哈伯有何不同？三大差異領學者探索宇宙奧秘

韋伯太空望遠鏡的最大特色，就是主鏡由18塊六角形的鍍金鈹金屬組成，可反射來自遙遠宇宙的紅外線。比起哈伯望遠鏡可觀測到的可見光、紫外線、近紅外線，身為紅外線太空望遠鏡的韋伯，可以穿透更多可見光無法穿透的物質，改善遙遠星系發出的可見光在靠近地球時，因為發生紅移現象拉到紅外線波段的問題。

此外，太空望遠鏡的「解析力」和「集光力」，會直接影響到觀測性能，而這兩項指標又與望遠鏡的口徑呈現正相關，口徑越大，解析力、集光力也會隨之提升。而韋伯太空望遠鏡的口徑長達6.5公尺，是哈伯的2.5倍，以往哈伯可能需要花上數周才能成像，韋伯本次僅耗費12.5小時，就拍到比先前更清晰的影像。

相較與哈伯太空望遠鏡僅停留在地表約547公里處，且是依循地球軌道繞行；韋伯太空望遠鏡則是前近距離地球150萬公里的第2拉格朗日點（second Lagrange point, L2），在這軌道上能保持與地球、太陽幾乎成一直線的方位，讓韋伯維持熱穩定，避免敏感儀器因激烈溫度與光線變化而受損。

韋伯太空望遠鏡的挑戰是什麼？

韋伯太空望遠鏡的大口徑，是優點、也是缺點，目前世界上沒有任何一款火箭能裝下直徑6.5公尺的鏡片。因此工程師將它如摺紙般摺疊起來，從主鏡、次鏡支架到遮陽罩等結構全都是可被摺起，才能放入火箭鼻錐中。

然而，如何將已摺疊的精密設備在太空中妥善展開，又是另一項複雜又艱鉅的任務。體型龐大的韋伯望遠鏡，在重型運載火箭「亞利安5號」經過一個月的運送後，成功來到拉格朗日點L2上，工程師必須靠107個驅動器小心操作，才能正確張開設備，而非撕裂它們。經歷長達半年的調整及修正後，韋伯太空望遠鏡才能將清晰的影像傳至世人面前。

韋伯太空望遠鏡能改變什麼？ 帶領人類尋找宜居地？

韋伯太空望遠鏡除了可以觀測到更多天體及太空物質，改變世人對恆星如何演化和影響其環境的理解，或許還能從中發現生命存在的跡象，甚至替人類尋覓適合居住的地方。NASA 12日公布一張透過韋伯拍攝的行星「WASP-96b」頻譜圖，發現該行星上面有水蒸氣，但因其距離與母恆星太近且太熱，不適合生命生存。

另一張飛魚座（Volans）中「SMACS 0723」星系團的照片，則被視為人類至今對宇宙最深的一次探索。NASA局長尼爾森（Bill Nelson）表示，照片中這些光點在130億年前發出，如今才被韋伯望遠鏡攝下，這張照片裡的星系幾乎回溯到了宇宙的起點大霹靂，成為目前人類對宇宙取得最古老的紀錄。

實習記者：黑立安

核稿編輯：林思吟