韦伯望远镜在距离地球100多万英里的轨道上运行，拍摄了无数令人惊叹的深空图像。它是如何做到的？

詹姆斯·韦伯太空望远镜的镜面组装过程。（图片来源：NASA/MSFC/David Higginbotham/Emmett Given via Wikimedia Commons）

想象一台能捕捉到130亿年前星系光线的超级相机——这正是NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜的使命。自2021年12月发射以来，它持续在百万英里外的轨道上拍摄震撼的深空图片。但它是如何工作的？为何能观测如此遥远？奥秘在于其特殊的相机系统——它们感知光的方式与人类眼睛截然不同。

韦伯望远镜是观测宇宙早期天体现象的绝佳工具。当它拍摄遥远星系时，天文学家看到的实则是数十亿年前的景象——这些光穿越宇宙数十亿年才抵达望远镜镜面，就像一台能拍摄宇宙早期快照的时间机器。

通过巨型镜面收集远古光线，韦伯望远镜正在揭示宇宙的新奥秘。

一台能"看见"热量的望远镜

与普通相机或哈勃太空望远镜（拍摄可见光图像）不同，韦伯望远镜的设计目的是探测一种肉眼不可见的光：红外线。红外线的波长比可见光更长，因此人眼无法直接感知。但借助特殊仪器，韦伯能捕捉红外线，研究宇宙中一些最早、最遥远的天体。

虽然人眼不可见，但通过红外相机或热传感器等技术，人类能将其作为热量形式探测到。例如，夜视镜就是利用红外线在黑暗中探测温暖物体。韦伯运用相同原理来研究恒星、星系和行星。

为何选择红外线？当遥远星系发出的可见光穿越宇宙时，会因宇宙膨胀而被拉长。这种拉伸使可见光转变为红外线。因此，太空中最遥远的星系不再以可见光形式发光——它们以微弱红外线辐射。这正是韦伯望远镜要探测的光。

热成像图（左）与实际图像的对比，显示温暖沥青与相对凉爽植物的温度差异。

（图片来源：PeterBruce-Iri via Wikimedia Commons）

一面镀金镜片，捕捉最微弱的辉光

在光线抵达相机之前，开云官方体育app下载首先需要被韦伯望远镜巨大的镀金镜面收集。这面镜面宽达21英尺（6.5米），由18块较小的镜片组成，像蜂巢般精密拼接。其表面镀有一层极薄的真金——这不仅是为了美观，更因为黄金对红外线的反射效率极高。

镜面从深空收集光线，并将其反射至望远镜的仪器中。镜面越大，收集的光线就越多，观测距离也就越远。韦伯的镜面是人类迄今送入太空的最大镜面。

詹姆斯·韦伯太空望远镜的主镜经过完美抛光，澳客app官网以确保成像的精确性。

（图片来源：NASA/MSFC/David Higginbotham）

相机内部：NIRCam与MIRI

望远镜最重要的"眼睛"是两台科学仪器，它们如同相机般运作：NIRCam与MIRI。

NIRCam即近红外相机，是韦伯的主相机，负责拍摄星系与恒星的震撼图像。它配备日冕仪——一种能遮挡星光以拍摄明亮天体附近微弱天体的设备，例如围绕明亮恒星运行的行星。

NIRCam通过捕捉近红外光（最接近人眼可见的光线）工作，并将其分解为不同波长。这不仅能帮助科学家了解天体的外观，还能分析其组成。宇宙中的不同物质会在特定波长吸收或发射红外线，形成独特的化学"指纹"。通过研究这些指纹，科学家能揭示遥远恒星与星系的特性。

MIRI（中红外仪器）则探测更长的红外波长，尤其擅长发现温度较低、尘埃较多的天体，如气体云中正在形成的恒星。它甚至能帮助寻找可能支持生命的行星大气中的分子线索。

这两台相机的灵敏度远超地球上的普通相机。NIRCam和MIRI能捕捉数十亿光年外最微弱的余热。如果以韦伯的NIRCam为眼睛，你甚至能看见月球上大黄蜂散发的热量——这就是它的灵敏度。

一名工作人员正在处理詹姆斯·韦伯太空望远镜的科学模块，该模块包含其众多仪器。

（图片来源：Chris Gunn/NASA via Wikimedia Commons）

由于韦伯需要探测遥远天体的微弱余热，它必须保持极低温。因此它携带了一个网球场大小的巨型遮阳罩。这五层遮阳罩能阻挡来自太阳、地球甚至月球的热量，使韦伯保持约-370华氏度（-223摄氏度）的极寒。

MIRI需要更低温。它配备特殊制冷机（低温冷却器），可将其冷却至接近-447华氏度（-266摄氏度）。如果韦伯自身温度稍高，其热量就会淹没它试图探测的遥远信号。

将太空光线转化为图像

当光线抵达韦伯望远镜的相机时，会撞击一种名为探测器的传感器。这些探测器不像手机摄像头那样拍摄普通照片，而是将接收到的红外光转化为数字数据。这些数据随后传回地球，由科学家处理成全彩图像。

韦伯图像中的颜色并非相机‘直接看到’的。由于红外光不可见，科学家会为不同波长分配颜色，以帮助我们理解图像内容。这些处理后的图像有助于展示星系、恒星等的结构、年龄和组成。

通过使用巨型镜面收集不可见的红外光，并将其传送到超低温相机，韦伯让我们能够观测到宇宙诞生初期形成的星系。

BY:Adi Foord

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