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韦伯太空望远镜被放在阿丽亚娜5号的顶部 。 图源：欧洲航天局官网
韦伯太空望远镜是哈勃太空望远镜的“继承者”
韦伯太空望远镜的主要目标是研究可观测宇宙边缘的遥远星系 ， 由于具备杰出的红外观测功能 ， 该望远镜能够寻找系外行星水蒸气特征 ， 从而提高NASA寻找和研究类地系外行星的能力 。
“韦伯经常被称为哈勃的替代者 ， 但我们更愿意称为‘继承者’ 。 ”焦维新说 ， 两者的差别首先体现在波长上 。
韦伯太空望远镜主要通过红外线进行观测 ， 拥有四个科学仪器来捕捉天文物体的图像和光谱 。 这些仪器提供波长覆盖范围在0.6-28微米之间 ， 电磁波谱的红外部分范围从大约0.7微米到几百微米 ， 这也意味着韦伯太空望远镜配备的仪器 ， 将主要工作在电磁光谱的红外范围内 ， 在可见光范围内具有一定的能力 。 而哈勃望远镜配备的仪器只可观察从0.8-2.5微米范围的红外光谱的一小部分 ， 主要监测的是从0.1-0.8微米范围间的超紫外和可见光部分 。
其次 ， 两者在大小上也有差别 。 韦伯望远镜的主反射镜直径大约是6.5米 ， 这使它比当前一代太空望远镜 ， 在反射镜上有更大的收集区域 。 哈勃望远镜的直径只有2.4米 ， 其相应的收集面积是4.5平方米 ， 导致韦伯望远镜的收集面积比哈勃望远镜增加了6.25倍 ， 并且韦伯望远镜的视场比哈勃望远镜的大 ， 覆盖面积超过15倍以上 。
两个太空望远镜所在的轨道也不一样 。 据介绍 ， 哈勃太空望远镜是在低地球轨道上 ， 在地球上空大约570公里的高度绕地球运行 。 韦伯太空望远镜不会绕地球运行 ， 而是位于第二拉格朗日点 ， 如果把太阳和它连成一条直线的话 ， 那么地球就位于中间 ， 它一直躲在距离地球外侧150万公里的地方环绕太阳运行 。
韦伯太空望远镜能看到多远？焦维新认为 ， 韦伯太空望远镜可以看到“幼年星系” 。
“韦伯太空望远镜可以看到宇宙刚刚形成11年左右的星系 。 当宇宙在膨胀 ， 我们谈论最遥远的物体时 ， 爱因斯坦的广义相对论实际上就发挥了作用 ， 他告诉我们宇宙的膨胀意味着物体之间的空间在拉伸 ， 导致物体或者星系彼此远离 。 此外 ， 在空间中的任何光也会被拉伸 ， 使波长变得更长 ， 这让遥远的物体在可见光波长的光下 ， 显得非常暗淡或者看不见 ， 因为这些光是以红外光的形式出现的 。 所以像韦伯这样的红外望远镜是观测这些早期星系的理想望远镜 。 ”焦维新说 。
■延展
为何要将望远镜送上天？
韦伯太空望远镜准备20余年、耗资100亿美元 ， 为什么一定要往天上发射望远镜？
焦维新介绍 ， 最主要的原因就是太空望远镜不受大气窗口的限制 。 “地球有丰富的大气层 ， 可以完全阻止伽马射线、X射线和紫外波段的电磁波通过 。 也就是说 ， 在大气层的笼罩下 ， 短波电磁辐射是无法通过的 。 红外线也只能在有限的几个波段通过 ， 虽然它能够通过可见光 ， 但是由于散射等因素 ， 也会引起信号的畸变 ， 影响分辨率 ， 这严重影响了地面上望远镜的观测效果 ， 而太空望远镜就可以避免这种影响 。 ”
其次 ， 太空中没有光污染 ， 也给望远镜发挥作用提供了条件 。 “例如城市灯光使天空更亮 ， 人们更难看到星星 ， 这也解释了为什么先进的现代天文台都建在远离光污染的偏远地区 。 以我国为例 ， 国家天文台、南京紫金山天文台、新疆天文台等也都是避开人为光线和大气污染严重的地方驻站 ， 而国外的大型天文台也几乎都建在高山上 。 ”