為人類開天眼!2800億元「韋伯太空望遠鏡」順利升空,窺探137億年前宇宙誕生初期奧秘

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人類歷來最大、功能最強太空望遠鏡25日耶誕節向外太空出發,為2021年的科學界畫下美好句點。美國航太總署造價100億美元(新台幣2800億元)的「詹姆斯・韋伯太空望遠鏡」當天清晨從南美洲東北端的法屬蓋亞那升空,未來可望為人類「開天眼」,直窺137億年前宇宙「新生兒時期」的奧秘。

1個月後,韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope,JWST)將抵達目的地:距離地球160萬公里(地月距離的4倍,地日距離的百分之一)的L2拉格朗日點(Lagrangian point),然後展開原本像摺紙(origami)一樣收納的鏡面與遮陽罩,預計5個月後正式上工,整個過程技術難度與失敗風險頗高。

2021年12月25日,美國航太總署(NASA)韋伯太空望遠鏡(JWST)升空(AP)
2021年12月25日,美國航太總署(NASA)韋伯太空望遠鏡(JWST)升空(AP)

2021年12月25日,美國航太總署(NASA)韋伯太空望遠鏡(JWST)升空(AP)

如果一切順利,韋伯將能夠觀測到137億年前星體發出的光線,當時距離宇宙創生的「大霹靂」(Big Bang)1億年。因此航太總署(NASA)署長尼爾森(Bill Nelson)形容韋伯是「時光機器」,「將幫助我們更瞭解宇宙、我們在宇宙的地位、我們是什麼樣的存在」。

韋伯的「學長」哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope,HST)已經運作31年,雖然締造驚人的天文觀測成就,但終究年事已高,大約2040年前後退役,由韋伯扛下觀測重擔。伯觀測範圍達134億年,小輸韋伯3億年。哈伯環繞地球,但韋伯環繞太陽。哈伯主要觀測可見光,但韋伯還能夠觀測紅外線。

NASA與歐洲太空總署(ESA)、加拿大太空總署(CSA)從1996年開始合作建造韋伯,來自29個國家的數千位科學家與工程師參與,預算從5億美元一路追加至100億美元(包含5年運作期,發射期程也從2007年延宕至今。韋伯載火箭選擇ESA的亞利安5號(Ariane 5),從ESA位於法屬蓋亞那(French Guiana)的歐洲太空港(Europe's Spaceport)發射,預計至少可運作10年。

韋伯原名「新世代太空望遠鏡」(Next Generation Space Telescope),但NASA在2002年將它改名以紀念已故前署長韋伯(James E. Webb)。韋伯在1960年代領導NASA,對美國載人太空飛行事業貢獻卓著。NASA決定改名之後,有學者指控韋伯在署長任內曾迫害同性戀員工,但NASA調查後認為並無充分證據

NASA已故前署長韋伯(James E. Webb)(Wikipedia / Public Domain)
NASA已故前署長韋伯(James E. Webb)(Wikipedia / Public Domain)

NASA已故前署長韋伯(James E. Webb)(Wikipedia / Public Domain)

現在全世界的天文學家與天文迷都引頸關注韋伯的主鏡面、遮陽罩與紅外線偵測器能否順利開展與運作。主鏡面由18個六邊形組成,材質為鈹(beryllium),最寬處6.5公尺(哈伯2.4公尺),總面積25.4平方公尺,鍍上一層黃金薄膜。遮陽罩有5層,長21公尺14公尺,面積相當於一座網球場,主要功能是將主鏡面與紅外線偵測器的溫度保持在攝氏零度以下,後者更必須保持在零下240度的極低溫。

韋伯與哈伯相比,除了個頭與本領大有長進,任務風險更是不可同日而語。哈伯軌道距離地球僅約530公里,發射升空後出過一些大問題,甚至必須加裝矯正裝置,都由NASA太空人搭乘太空梭(space shuttle)前去解決。韋伯與地球的距離是哈伯的3000倍,一旦發生地面控制中心無法解決的問題,科學家恐怕將束手無策。

尼爾森25日也提醒世人,韋伯要想窺探宇宙奧秘,「還有無數的因素必須發揮作用,而且必須天衣無縫⋯⋯要爭取豐厚的成果,就必須承擔巨大的風險。」

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