太空中的詹姆斯·韦伯望远镜想象图

人类自能够双腿直立行走的那一刻起，就开始仰望星空，并开始思考斗转星移的奥秘。然而只有当望远镜出现后，我们才对星空有了科学的认识。
在望远镜的发展历史上，出现了一系列重要的成果，如叶凯士望远镜、胡克望远镜、海尔望远镜和凯克望远镜等望远镜的观测成果，彻底颠覆了人类对宇宙的认知。在望远镜的制作者中，涌现了如伽利略、牛顿、威廉·赫歇尔、海耳等永载史册的光辉人物。而从望远镜的成像原理出发，也衍生出了折射式、反射式和卡塞格林式等望远镜。从观测波段来说，望远镜已经摆脱了光学的单一波段。有的大型望远镜需要搭载火箭，飞到太空中去工作，依然在役的哈勃望远镜就是太空望远镜的杰出代表。
从2022年开始，太空中将会迎来一个新的大型望远镜。随着它开始工作，并传回一张又一张拍摄的照片，它也会一次又一次地点燃人们对宇宙的热情，它就是为了纪念美国宇航局的第二任局长而命名的詹姆斯·韦伯望远镜。
詹姆斯·韦伯望远镜运行在太阳与地球的第二个拉格朗日点。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150万千米的地方环绕太阳运行，这也让它成为了一颗行星。
望远镜一般都能看到可见光，但詹姆斯·韦伯望远镜看到的却是人眼看不到的红外线，因而它属于红外线望远镜。虽然它也能看到可见光，但是它更擅长的是观测红外线。
任何物体的表面温度只要不降低到绝对零度，都会发出红外辐射。为了屏蔽太阳系天体的干扰，詹姆斯·韦伯望远镜需要携带一个遮阳板。这个遮阳板是由十分复杂的复合材料制成的，看上去就像是透明的塑料薄膜那样，但却有着很高的强度。遮阳板一共有5层，将其完全展开有一个网球场那么大，能把来自太阳的热量减少到原来的百万分之一，可以保证詹姆斯·韦伯望远镜始终都处在低温环境中。太阳系的其他行星，由于受到太阳的辐照，也会产生红外辐射，遮阳板也会把这样的热量屏蔽掉。
除此之外，詹姆斯·韦伯望远镜还需携带其他多种多样的制冷设备，以防止自身产生的热辐射，从而保障照相机能在低温下工作。一般情况下，镜面温度要保持在零下220度左右。
从光学原理上来说，詹姆斯·韦伯望远镜是一个牛顿式反射望远镜，其主体部分是一个大的凹面反射镜。在反射镜的焦点上，还有二次反射镜把它的光线反射回来，这是一个凸面反射镜，第三个反射镜处在大凹面反射镜的中心部位，该部位安装着星光分析设备或是照相机，这种设计让望远镜的视野十分开阔。
因而，詹姆斯·韦伯望远镜是一个怪模怪样的望远镜，它的另外两个反射镜较小，不显眼，远远望去，它更像是一个放置在遮阳板上的太阳灶。

金光闪闪的望远镜

建造詹姆斯·韦伯望远镜所耗费的资金是惊人的。在最初的设计方案中，其预算是5亿美元。然而，在研制的过程中，其预算一再上涨，直至最后涨到了接近100亿美元。
拥有非凡身价的詹姆斯·韦伯望远镜有着金光闪闪的外观，其主镜盘笼罩在一片金黄的光芒中，那确实是金子，但仅仅是表面电镀上了黄金，它的真实材料其实是铍这种金属元素，铍这种元素质量轻且强度高，即使受到陨石撞击，表面也不会受损，表面镀上黄金可以改善它在红外波段的反射能力。
最引人注目的是詹姆斯·韦伯望远镜主镜盘的直径达到了6.5米，单一的镜面尺寸难以做得这么大，这是一个共有18块小镜片组合而成的镜盘。这些小镜片都是呈六角形的，因而主镜盘的边缘是锯齿形的，而不是圆形的。每一块小镜片的下方都安装有7个微型电机，可以让它的位置作出上下改变，从而使18个小镜片能够精确地组合成抛物线的外形，也就是最标准的反射镜。金光闪闪的镜盘就是韦伯望远镜的主要部件，其所有的配套设备都是为这个镜盘服务的。


哈勃望远镜与詹姆斯·韦伯望远镜口径和性能对比


在工厂装配的詹姆斯·韦伯望远镜


詹姆斯·韦伯望远镜折叠起来的主镜盘


詹姆斯·韦伯望远镜的主镜盘和副镜盘

詹姆斯·韦伯太空望远镜是迄今体型最大、能力最强、结构最复杂的红外线望远镜。它吸收了哈勃望远镜和已经退役的斯皮策太空望远镜的优点。为了能让它超越前辈，达到更高的水平，科学家需要解决的问题实在是太多了，才导致发射日期的不断更改。1996年，在项目初期，詹姆斯·韦伯望远镜计划于2007年发射升空。但是在2005年，设计方案作了较大的调整，因而发射时间也被迫延后。此后，詹姆斯·韦伯望远镜的发射时间一而再、再而三地延期，从2014年改为2018年，然后又变成2019年，后来又变成2020年。如今，它的发射时间终于被锁定，将于2021年10月31日升空。25年的等待终于有了最后的结果。
建造詹姆斯·韦伯望远镜所耗费的人力也是巨大的。虽然它最初名义上是美国宇航局的项目，但是，欧洲空间局和加拿大太空局也参与了这项工作，它是国际合作的结晶。迄今共有258家公司、相关机构和大学参与其中，其中142家来自美国，104家来自12个欧洲国家，以及12家来自加拿大，几千名科学家和各个领域的专家参与它的研发工作。美国戈达德宇宙飞行中心负责詹姆斯·韦伯望远镜的研发工作。升空之后，负责运营哈勃望远镜的美国太空望远镜科学研究所将会接手詹姆斯·韦伯望远镜的运营。

开启探索宇宙新时代

詹姆斯·韦伯望远镜一直被视为哈勃望远镜的接替者。哈勃望远镜在20世纪90年代开始工作，以卓越的成就，开启了人类认识宇宙的新纪元。它不断地带给人们惊喜，虽然预期寿命只有5年，但是已经在太空服役了30多年。随着岁月的流逝，哈勃望远镜已无法担负起新的使命，它需要一个更为强大的接班人。詹姆斯·韦伯望远镜将会接过接力棒，继续人类探索宇宙的事业。
2020年10月，为了模拟火箭的发射环境，詹姆斯·韦伯望远镜完成了环境测试试验。2020年12月，它完成了遮阳板的一系列测试。2021年5月，它又完成了镜面的展开试验。此后，它就被封闭起来，运到位于法属圭亚那的库鲁附近的欧洲航天发射场，阿丽亚娜5型运载火箭将会在2021年10月31日发射升空，将这个庞然大物送上太空。
由于詹姆斯·韦伯望远镜的镜面直径已经超越了火箭的最大直径，因而，在发射时，它的18块六角形的小镜片和遮阳板需要折叠起来。等进入太空轨道时，再按照指令将它们一一展开。詹姆斯·韦伯望远镜将于2022年才能正式投入工作，我们等待着它拍摄的第一幅照片，那一定会是震撼世界的杰作。
目前，世界上多个科学机构都已经在排队等待着使用詹姆斯·韦伯望远镜。截至2020年年底，已经有44个国家的科学家提交了1000多份申请，这些申请占据了詹姆斯·韦伯望远镜一年工作量的2/3，但这些申请还要经过严格的审核才能获批。
詹姆斯·韦伯望远镜不仅能帮助科学家更为精细地了解太阳系以外的行星，观测它们的形成及演化，也有助于人类找到一个宜居的家园。此外，它还能更清晰地看到遥远的星系和宇宙的边缘，以及星云的精细结构。宇宙大爆炸之后，残留的红外辐射可以用来研究宇宙大爆炸的很多信息，对此，詹姆斯·韦伯望远镜也能准确地捕获到宇宙大爆炸之后的第一缕星光。
当詹姆斯·韦伯望远镜飞到距离地球外侧150万千米的地方，并经过一步又一步的精确调整后，人类迄今最强大的“巨眼”就将开始工作了。