探索浩翰宇宙的「金色雞蛋仔」　韋伯太空望遠鏡有多強？

美國太空總署（NASA）公開詹姆斯韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope，JSWT）拍下的首批全彩宇宙照片，為人類史上首張捕捉到最清晰、最遙遠的宇宙星團照片。總統拜登（Joe Biden）對此更豪言：「這些影像將提醒世人，美國可以做大事。」究竟這個外形酷似「一底雞蛋仔」的太空望遠鏡，為何會備受各界關注，它的效能、作用與此前的哈勃望遠鏡又有什麼不同？

NASA表示，首張照片名為「韋伯的首次深空」，是人類史上第一次捕捉到深空宇宙畫面的高解析度圖像，展現浩瀚銀河奧秘，以及過去30年所投入的龐大科學研究成果。韋伯太空望遠鏡捕捉了46億年前誕生的「SMACS 0723」星團，再利用星團的重力透鏡效應，折射到來自更遙遠的背景星系光線，最遠可追溯到超過130億年，僅較宇宙「大爆炸」年輕約8億年。此外，NASA於昨日過網上直播方式公布一系列韋伯望遠鏡回傳的影像。

有份出席這次公開照片活動的拜登表示，這部望遠鏡是人類偉大的工程成就之一。在照片展出前表示，拜登指出這將是了解宇宙歷史的新視窗，「今天我們將看見透過那扇窗所照耀進來的第一束光，是來自其他世界、圍繞在其他恆星的光，這讓我感到十分驚訝」。他強調：「這些影像將提醒世人，美國可以做大事，也將提醒美國人，尤其是我們的子孫，沒有任何事是超出我們能力以外的。」

20年時間、百億美元打造

韋伯太空望遠鏡是NASA、歐洲太空總署和加拿大太空總署聯合研發的紅外線觀測用太空望遠鏡，其造價約100億美元（約785億港元），為全球迄今最強大的太空望遠鏡。該計劃原本打算耗費5億美元並於2007年發射升空，惟因各種原因導致計劃嚴重超支，發射時間亦多番延遲，最終於2005年規劃與研發、2011年建造，並於去年12月25日才發射升空，展開為期十年的宇宙觀測計劃。

據悉，韋伯太空望遠鏡的概念，是於1989年的一個科學研討會上首次被提起。2002年9月決定以韋伯命名，以紀念這位領導阿波羅登月計畫的第二任NASA署長。韋伯望遠鏡工程副總科學家Nicole Straughn表示：「當然我們不能保證會找到生命的跡象，惟我們可以毫不誇張地說，這個望遠鏡絕對是我們在銀河系尋找宜居行星邁出的巨大一步。」

此一太空望遠鏡，重7噸，主鏡直徑6.5米，由18片以稀有金屬鈹製成的巨大六邊形子鏡構成；這個口徑也是觀測到宇宙大爆炸第一縷光線的最低要求。其主鏡面積為哈勃太空望遠鏡五倍以上，靈敏度比哈勃望遠鏡強百倍。遮陽板面積相當於一個網球場。由於體形巨大，韋伯望遠鏡以折疊狀態發射升空。

除了品質更輕外，為了增強反射光，鏡面還鍍上了一層很薄的黃金，厚度僅有120納米，相當於人類頭髮厚度的200分一，單單是這個塗層就花費了工程師六年的時間。還有每塊鏡片後面都裝有7個馬達，以便可以做到10納米精度的鏡片調整，望遠鏡不單是拼接式，還是折疊式，必須如同折疊傘一樣才能裝到發射火箭內，等到了軌道再打開，這意味望遠鏡需能經歷火箭發射的顛簸，還要在鐳射的引導下，打開五層的遮陽板。這樣的要求和難度，一點都不簡單。

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與哈勃太空望遠鏡有何分別？

因此，科學界對其可能發現的宇宙奧秘興奮不已。韋伯太空望遠鏡被視為哈勃太空望遠鏡的繼任者，是設計用來更深入探索宇宙，包括能大大提高人類對「宇宙大爆炸」（Big Bang）後宇宙形成最早星系的了解。

然而，兩者其實存在許多不同之處。首先，哈勃太空望遠鏡發射於1990年，故是80年代以前的科學產物，相反韋伯代表着21世紀的科學高峰，使用當今最先進的技術。

哈勃太空望遠鏡（Hubble Space Telescope，HST）的口徑只有2.4米，聚光面積只有4.3平方米，遠少於韋伯的25平方米。它最大極限可以看到宇宙大爆炸後4.8億年的景象，而韋伯至少能夠觀測到宇宙誕生2億年時的景象。另一點不同的是，韋伯的主體也不像哈勃呈筒狀，而是在主鏡下展開座席狀的遮光板。這就是說，聚光部分和鏡面部分全都裸露在外，因此觀測範圍非常寬闊。單從紅外波段上的觀測能力衡量，韋伯望遠鏡要比哈勃望遠鏡強大16倍。

還有運行的軌道不同。哈勃距離地表只有600公里，而韋伯則是距離地球150萬公里的深空。該位置永久背對著地球，引力場相對穩定，也沒有近地軌道的塵埃和垃圾影響，具有超好的觀測位置和視野。

最後的不同是，哈勃由於基本上是近距離圍着地球旋轉，遇上故障損壞也可派太空員前往維修；而韋伯的距離相當於地球與月球距離的四倍，且背向地球，難以派員維修，故使用的技術必須足夠先進和成熟，且完美極致，以減低報廢的意外概率。

韋伯的「四大任務」？

不過，韋伯和哈勃兩個太空望遠鏡之間並不是競爭關係，而是互通有無、攜手合作共同探索未知的宇宙。韋伯太空望遠鏡有兩項主要科學任務，將佔其觀測時間的一半以上。第一項是探索宇宙歷史的早期階段，回顧大爆炸後的數億年時光。天文學家希望藉着韋伯了解星體和星系最初是如何形成，以及它們是如何隨時間演變。另一主要任務，則是發現太陽系外行星，並透過分析這些星體的大氣，來研究是否可能有生命存在。

此外，科學界希望韋伯有助破解困擾人類至今的宇宙大爆炸之謎。還有關於暗物質之謎，由於暗物質不跟任何電磁波產生作用，只是通過引力影響其他物質，故我們目前對其知之甚少，由於韋伯望遠鏡特殊鏡面對光更加敏感，所以可以用來尋找暗物質的蹤跡。

假如一切按計劃進行的話，韋伯在未來十年內應會對人類更深入了解宇宙奧秘將會發揮極為重要的作用，或能使人類對宇宙有更透徹的認識，還有機會發現地球以外適合居住的恒星。