韦伯望远镜成功背面：本钱约110亿美元共推延发射18次

  史上最强壮、最贵重、最难产的太空望远镜——JWST（詹姆斯韦伯太空望远镜）总算顺畅发射，一飞冲天，敞开前所未见的探究发现之旅。

  关于全人类来说，这不仅是2021年圣诞节的最棒礼物，更是跨过两个世纪的科学圣礼、人类文明的才智圣杯。

  毫无疑问，这次发射是横跨20、21两个世纪压力最大的发射使命，没有之一。由于背面还有NASA、ESA、CSA、JWST、ArianeSpace、CSG等等不计其数直接参与者叠加的压力山大。

  要知道这但是耗时25年、耗资过百亿、联合15国、动用258家组织、投入数千名科研人员、关乎全人类开辟世界新视界的跨世纪壮举……这一切全都在此一举！

  此次发射窗口期为32分钟：即圭亚那库鲁时刻12月25日9:20-9:53（北京时刻12月25日20:20-20:52）。就在全球瞩目下，确定第一时刻点发动阿丽亚娜5型火箭。

  此刻此刻，这是发射商阿丽亚娜太空公司总计第256次发射（代号VA256）、阿丽亚娜5 ECA火箭第79次发射，也是圭亚那航天中心3号发射位（ELA-3）第112次发射、欧洲本年第6次航天发射，以及全球本年第140次发射。

  阿丽亚娜5 ECA箭高54.8米，起飞质量达777吨，不过却是个一次性消耗品，具有两枚固体燃料助推器+中心助推器，能发生290万磅推力。从赤道邻近的圭亚那欧洲太空港起飞后，一路向东飞翔。

  升空40秒后到达超音速；T+2:21：飞至70公里高度，丢掉两边助推器；T+3:26：抛掉瑞士造的整流罩，JWST开端暴露在太空，此刻飞翔高度110公里；T+8:47：飞至200公里时，一级中心助推器与上面级别离；T+8:49：上面级发动机焚烧；T+24:53：飞至300公里之际，进入地球同步搬运轨迹（300 x 374000 公里）；T+27:07：开释布置JWST，发射布置使命完结。

  接下来全赖JWST自主自驾完结太空之旅。发射后14天内可以说是最要害最严重时刻，由于绝大部要害布置都在这期间进行。JWST或成或败，在此一举。

  假如遭受无可抢救的毛病，无论是NASA、ESA，仍是全人类，都只能直瞪眼干着急，无法派人前去解救。

  ○T+ 1天：放下前后遮阳帆支架，打开折叠在支架上的遮阳帆Sunshield）。弹性塔架将镜组抬升2米，为遮阳帆供给完全打开的空间。

  ○T+ 5天～9天：悉数拉紧大小不一的5层薄膜，整个遮阳帆悉数打开布置到位。

  ○T+ 10～11天：在遮阳帆作用下，镜组能降温到-200°C以下。镜组开端打开布置，先布置副镜，渐渐从主镜上方放下，固定布置到位。

  ○T+ 12～14天：再布置主镜，坐落主镜后方的散热器打开，用于处理剩余的热量。

  ○T+ 29天：发动推动器，转向进入L2轨迹，即间隔150万公里外的终究目的地：日地第二拉格朗日点L2，但JWST不会固定在L2，而是以6个月一个周期环绕L2运转，被称为晕轮轨迹（Halo Orbit），在该轨迹上运转所需动力较少，这让JWST自带燃料可以坚持运转至少5～10年。与每隔90分钟进出地球暗影的哈勃太空望远镜不同，JWST运转在晕轮轨迹，然后远离地球暗影影响，保证太阳翼可以继续供电，不间断观测。

  ○T+ 7个月：JWST进入晕轮轨迹后，需求进行长达半年的仪器微调与校对，包含18块主镜对焦微调，4大拍照设备测验等等。假如一切顺畅，咱们有望在2022年暑期看见JWST韦伯太空望远镜第一批「开光照」，一窥人类最强世界巨眼的威力。

  方才说了，L2轨迹其实全称为日地第二拉格朗日点L2的晕轮轨迹（Halo Orbit），每6个月为一个周期环绕L2运转，间隔咱们150万公里的深空，远比间隔地表600公里的哈勃悠远得多。为啥要把史上最贵最强壮的太空望远镜布置到这么远？形似发配最远边远当地相同。

  简略来说，最好的布置便是合适。L2晕轮轨迹关于JWST来说，其实再合适不过了。

  首要这个轨迹的引力场相对安稳，闻名的欧拉、拉格朗日早已算出5个奇特色位——当三个天体（太阳、地球、JWST）其间一体（JWST）质量可以忽略不计时（只是6吨的JWST相关于太阳、地球来说，完全可以忽略不计），人类就可以在太空中找出5个绝佳点位，放置这个小小天体（JWST），这样的话，跟别的两个天体相对方位不变，引力场安稳，运转周期安稳。这5个绝佳点位便是闻名的拉格朗日点（Lagrange Point）。

  处在拉格朗日点的人工勘探器，可以依托其特别的物理特性，只需求凭借较少的推动燃料，就能坚持相对安稳状况。正由于如此，迄今为止人类已有十多个勘探器飞抵日地拉格朗日点，包含闻名的太阳与太阳圈勘探器（SOHO）、威尔金森微波各向异性勘探器（WMAP）等，JWST正是步其后尘，占有绝佳点位。

  其实也不难理解。由于L2点位，太阳、地球、月球坐落同一侧，这使得JWST永久背对着地球，这关于史上最强壮红外天文望远镜JWST来说，尽或许到达降温文扫除光污染特别重要，这会直接影响观测作用。

  除此之外还有一些要素，比方远离地球150万公里之遥，完全脱节近地轨迹的星际尘土、太空废物等影响，具有超好的观测方位和视界。所以综上所述，L2天然便是JWST不贰挑选，最佳去向。

  依据美国政府问责局审计报告称，JWST总本钱约110亿美元，NASA现已为此付出88亿美元，外加超越1.7亿美元的年度预算，用于未来五年运营费用。别的，欧空局供给7亿欧元，加拿大航天局供给2亿加元，欧加航天局算计投入近10亿美元。这是欧美航天局一般操作形式：严重科学勘探使命分摊投入、共担风险、共享资源。

  要知道，JWST开始预算只要5亿美元，现在现已飙升到110亿美元，肯定称得上史上最贵重的太空望远镜！哈勃太空望远镜开始预算47亿美元，发射升空20年后，包含屡次修理、晋级、运营等费用，总计花费挨近100亿美元。

  谁叫詹姆斯·韦伯太空望远镜是史上最强壮的太空望远镜呢！只好享用一波三折的待遇，发射时刻一拖再拖，再再拖……

  要知道，开始方案2007年发射，历经18次推延，一改再改，2011年、2018年、2019年、2020年，直至2021年——整整磨叽了14年！

  数次延迟都有数种原因。有缺钱的原因，工期的原因，晋级的原因，疫情的原因……上上一次理由是跟航天器总线和遮阳板问题有关。究竟运载飞船也是极端杂乱、精细的，来不得半点儿差错。上一次延迟原因：需求30多项晋级改善，包含提高发射布置成功率。最近一次遭受百年一遇全球大疫情，相同没能逃过。

  咱们知道，JWST是由美欧加三国一起投入的跨世纪项目。不过拿大头的仍是NASA，欧空局投入7亿欧元以及承当发射使命，加拿大航天局投入2亿加元，欧加算计不到10亿美元。

  已然欧空局承当发射使命，当然JWST交由欧洲太空港发射。详细来说，发射地址：间隔赤道最近的航天发射场，圭亚那欧洲太空港（也称欧洲航天发射中心）3号发射台（ELA-3）。由于接近赤道，可以凭借更大地球自转速度、然后节约火箭燃料/添加更多载荷量。

  发射商：全权包办欧空局一切太空使命的阿丽亚娜太空公司(Arianespace)，早在1980年创建，具有41年前史，可谓全球第一家商业火箭发射商。具有17家股东，首要供给商都来自欧盟国家。作为欧盟发射商场的国家队，该公司总计布置过600多个航天器，现在只要三款火箭现役：阿丽亚娜5 ECA（重型）、俄制联盟号ST（中型，外购）、织女星（小型）。其间阿丽亚娜5 ECA总计发射：79次，成功78次；联盟号ST火箭总计发射：26次，部分发射失利1次；织女星火箭总计发射：20次，成功18次、2次失利。这次发射动用了阿丽亚娜5型ECA火箭。

  详细来看这款火箭：阿丽亚娜5型ECA火箭，归于全球现役运力第7强，近地轨迹运力20吨，地球同步搬运轨迹超越10吨，仅次于重型猎鹰、德尔塔4重型、长征五号、安加拉A5、质子号M、猎鹰9号。

  咱们知道，JWST发射质量约6.2吨（6.1614吨），既定布置到300 × 374000 公里的搬运轨迹，关于这款火箭来说仍是堪当重任的。

  这款火箭还有一大长处，便是具有超大整流罩（高17米 × 直径5.4米），关于折叠后的JWST尺度来说，可谓刚刚好。航天器与整流罩内壁之间有些空地只余20厘米。

  别的，该类型火箭具有适当不错的成功发射率。从2002年12月11日首飞以来，总计发射79次，成功78次，成功率高达98.73%。而且从前发射过闻名航天器：赫歇尔空间天文台、普朗克卫星、伽利略导航卫星、比皮·科伦坡水星勘探器、印度最重最贵卫星GSAT-11等。现在最高发射价已降至1.85亿美元。较比之前2亿美元有所收敛。

  该望远镜最早叫新一代太空望远镜，2002年改名James Webb Space Telescope，简称JWST，以NASA第二任局长詹姆斯·韦伯的姓名命名。

  此人在1961年～1968年期间，主导了阿波罗登月方案——美国史上最重要的太空探究项目。以此命名，更能彰显出美国在太空探究的雄心勃勃。

  硬件很硬，詹姆斯·韦伯望远镜（左）口径就达6.5米，而哈勃望远镜（右）只要2.4米，是后者2.7倍还多。

  聚光面积高达25平方米，而哈勃只要4.3平方米。韦伯主镜面积是哈勃太空望远镜的5倍以上。

  哈勃最大极限可以看到世界大爆炸后4.8亿年的现象，而韦伯至少可以观测到世界诞生2亿年时的现象。有望勘探世界前期容貌，发现世界大爆炸后构成的第一批恒星、星系。

  由18块六角形反射镜构成，由稀有金属铍制成，每个镜面的抛光差错均不超越10纳米。

  更先进的当地，每块镜片背部都装有7个马达，能在10纳米的精度内调整镜片的形状和方向。

  还有它的主体也不呈筒状，而是在主镜下打开座席状的遮光板。这便是说，聚光部分和镜面部分全都在外，因而观测规模十分宽广。

  单从红外波段上的观测才能衡量，韦伯望远镜要比哈勃望远镜强壮16倍。归纳观测才能提高100倍。

  假如继续修理和晋级的话，哈勃太空望远镜最长会继续工作到2040年。韦伯太空望远镜规划寿数5～10年，有或许长达15年。

  观测规模首要在红外、近红外波段上，要比可以观测可见光、紫外线、近红外的哈勃窄小许多；

  规划使用寿数也较短，只要5～10年，而哈勃至今已运转近30年，估计最长可以运转到2040年；

  一旦损坏，无法修理。由于远在150万公里之外运转，差不多是地球到月球的4倍远，是不或许派人或许机器人前去修理的。

  看看哈勃太空望远镜30年来，带给咱们一个个「天大的惊喜」，就可以预想到——未来韦伯望远镜将会赐给人类什么样的世界礼物了。