在一项酝酿了20多年的任务中,美国国家航空航天局(NASA)上周六发射了有史以来最昂贵的科学探测器,这是一架耗资100亿美元的望远镜,它将试图捕捉第一批在大爆炸的熔炉中诞生的星系的星光。

美国东部时间早上7点20分,詹姆斯·韦伯太空望远镜终于在法国法属圭亚那的库鲁发射基地发射升空。

由阿丽亚娜航天公司(Arianespace)建造的欧洲助推器是欧空局(ESA)为韦伯项目(Webb project)所做贡献的一部分,它上演了一场壮观的假日表演,在多云的天空中,从位于南美洲东北海岸的丛林发射场飞驰而去。

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起飞47秒后,阿丽亚娜5号加速穿过声障,迅速爬出了厚厚的低层大气,途中脱落了两个捆扎在一起的固体燃料助推器。

第一级的单氢燃料火神2发动机在发射8分半钟后关闭,在低温的第二级火箭的动力下继续飞行了16分钟。

发射27分钟后,在非洲东海岸上空约865英里的高空,詹姆斯·韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)被释放,以超过21000英里的时速向外飞行。

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“加油,韦伯!”一名任务控制人员喊道,整个团队爆发出热烈的掌声。

天文台的单块太阳能电池板仍然折叠着,以适应阿丽亚娜5号的头锥形体,它对开始给飞船电池充电至关重要,在分离后不久就由计算机命令部署,从火箭上一级的摄像机上下载的视频中可以清楚地看到。

几分钟后,美国宇航局报告说,韦伯已经通电,与飞行控制人员进行了沟通,并且在6个稳定陀螺状的反应轮正常工作的情况下,正确地对准了太阳。

美国国家航空航天局局长比尔·纳尔逊在肯尼迪航天中心说:“这是伟大的一天,不仅对美国、对我们的欧洲和加拿大伙伴来说是伟大的一天,对地球也是伟大的一天。”

他向成千上万建造和发射这台望远镜的男男女女表示祝贺,说:“你们都太不可思议了,30多年来,你们制造了这台望远镜,现在它将把我们带回到过去。”

他说:“这是一台时间机器,它将带我们回到宇宙的起源。”“我们将发现我们从未想象过的不可思议的事情。”

虽然这听起来像是炒作,但诺贝尔奖得主亚当·里斯(Adam Riess)说,韦伯将不辜负那些崇高的期望,如果它成功的话。里斯利用哈勃太空望远镜来证实神秘暗能量的存在。

“如果任务成功,那么我不认为我们是在过度宣传,”他说。“我的意思是,我所能做的就是把它和哈勃进行比较。即使它的变革性只有哈勃望远镜的一半,(你)也不会过分炒作它。”

韦伯要花整整一个月达到其在深太空轨道停车位距离地球一百万英里(即拉格朗日点2,或L2 -它可以圆太阳引力与地球同步,减少燃料使用尽可能延长它的生命。

多亏了一次近乎完美的发射,周六晚上发射的一个推进器微调了韦伯的轨迹,所需的燃料可能比预期的要少,这有助于延长望远镜的使用寿命。

“这是圣诞节的一个伟大时刻,”欧洲航天局(European Space Agency)总干事约瑟夫·阿施巴赫(Josef Aschbacher)谈到这次发射时说。“整个世界都在关注这件事,我很高兴地说,欧洲队做到了。我们已经非常精确地将航天器送入轨道,包括高度、速度和轨道倾角。”

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该望远镜被优化用于捕捉大爆炸后第一批开始发光的恒星和星系的图像,在过去138亿年的时间里,由于空间本身的扩张,光被拉伸成光谱的红外部分。

这种光无法被标志性的哈勃望远镜看到,韦伯最终将取代哈勃望远镜。哈勃望远镜被设计用来研究可见光的波长,但即便如此,它已经探测到了大爆炸5亿年前的星系。

韦伯望远镜应该能够再往前推进几亿年,探测到宇宙在2亿年前左右开始发出的光。这是宇宙第一次从诞生的氢雾中出现,星光开始在太空中自由穿梭的时代。

长希望宇宙的婴儿照片有望摆脱革命星系的形成和演化,超大质量黑洞潜伏在他们的心和恒星的生命周期,从出生到泰坦尼克号的超新星爆炸,炮制的大部分元素周期表。

在离地球更近的地方,韦伯还将研究围绕附近恒星运行的行星的大气层,以确定它们的可居住性,并提供日常的、近距离的观察地球太阳系中的行星、卫星、小行星和彗星,从火星向外到海王星以外的遥远的柯伊伯带。

拉格朗日2号点是任何可预见的宇航员维修人员都无法到达的地方,但它是一个理想的地方,可以实现探测宇宙初期红外辐射所需的超低温度。

但单靠轨道本身不足以使韦伯降温到所需的绝对零度以上50度左右。

为了让望远镜21.3英尺宽的主镜和它的四个敏感仪器探测微弱的热量,韦伯望远镜必须首先展开并伸展一个网球场大小的遮阳伞,以阻挡太阳、地球和月球的光和热发射。

它被认为是包括发射在内的任务中最危险的部分。

在发射振动和失重开始时,100多个电激活装置用来固定遮阳伞的5层薄薄的卡普顿层。这些装置必须完美地打开,这样吊臂上的薄膜才能按计划拉出。

然后,每一层都必须被拉紧,并由马达驱动的电缆通过几十个滑轮分开。

如果这一切听起来很复杂,事实确实如此。如果这听起来异常危险的话,事实确实如此。

项目副经理盖特纳(Paul Geithner)表示:“遮阳板是存在如此多部署风险的地方,因为它是存在如此多单点故障的地方,而且它非常复杂。”

“我们有107个小型非爆炸性致动装置,薄膜释放装置……这正是部署风险很大的地方,因为它是由很多部分组成的。它们是简单的机制,但它们有很多,它们都必须工作。”

遮阳伞的部署预计将于12月28日开始,如果一切顺利,整个过程将于1月2日完成。

然后是韦伯的21.3英尺宽的分段主镜的部署,这是有史以来为太空仪器建造的最大的一个。像遮阳伞一样,镜子也必须折叠起来,以适应阿丽亚娜5的鼻锥。

从发射后大约10天开始,镜子的18个六边形部分中的6个(每边3个)将被折叠并锁定在合适的位置。每个部分都可以根据需要倾斜和倾斜,以实现锋利的焦点,这一过程将需要几个月的时间来完成。

在整个部署和调试过程中,Webb将继续缓慢冷却,以达到要求的操作温度。如果一切顺利,第一批科学图像预计将在发射后6个月左右发布。

“所有这些单点故障,所有这些部署机制都必须正确,才能制造一个望远镜,没有半成品,”欧洲航天局科学和探索高级顾问马克·麦考林(Mark mccaughreen)在接受Spaceflight Now采访时说。

“如果遮阳板只打开一半,望远镜永远不会变冷,仪器也不会打开。所以第一个月是非常伤脑筋的。在那之后,经过5个月的冷却和调试,然后我们就可以开始科学研究了。”