這個由近萬個星系構成的圖像被稱為哈勃超深空（the Hubble Ultra Deep Field），由哈勃太空望遠鏡在環繞地球400圈後積累影像數據而成。 遮光罩由聚酰亞胺薄膜製造，使用來自杜邦公司的特製雙面鍍鋁薄膜，在最靠近太陽的兩層遮光罩的向陽面，額外鍍有一層經摻雜的硅，以將太陽輻射反射回太空。 [50]2018年測試期間薄膜的意外撕裂也是項目推遲的因素之一。 在中央計算、存儲與通訊部件中，[74]處理器與軟體控制著數據在科學儀器、固態存儲模組與可將數據發回地球的通訊系統間的流動。
为此望远镜附带了可折叠遮光板，以屏蔽会成为干扰的光源。 因其处于拉格朗日點，地球、太陽與望遠鏡三者的視界总处于一定的相对位置，不用频繁的修正位置也能讓遮光板发挥功效。 韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope, JWST）終於確定將於 2021 年 12 月 18 日升空。 作為人類的下一支旗艦級太空望遠鏡，JWST 上配備了最尖端的科學儀器，在本系列上一篇文章：《史上最大口徑的 JWST 要如何塞進火箭？ 》中，我們詳細介紹了這些儀器與望遠鏡的鏡組機體。 此篇，讓我們接續來解析，JWST 如何在一個月內，從升空，到運行至天文觀測的風水寶地 ── 拉格朗日點（Lagrangian point）。
韋伯太空望遠鏡介紹: 韋伯太空望遠鏡 12 日成果首發！NASA：利用重力透鏡觀測更遠星系
自1996年起，美國宇航局NASA、歐空局ESA和加拿大宇航局CSA在望遠鏡項目上就開始合作了。 歐空局參與建設和發射於2003年得到其成員的批准，歐空局與美國宇航局於2007年簽署了一項協議。 為了換取其天文學家的全面合作夥伴關係、代表權和進入天文台的機會，歐空局正在提供 NIRSpec 儀器、MIRI 儀器的光學台架組件、Ariane 5 ECA型發射器以及支持操作的人力[34]。
這些證據指向了一個事實——地球並不特別，只不過是一顆普通的行星。 這樣一種看法在哲學上面被稱作「平庸原理」（mediocrity principle）。 而在登陸火星後，太空人可以將火星上的二氧化碳與水轉變成甲烷與液態氧。 利用這些火星製造的推進劑，太空人就能再次搭上星艦返回地球。 火箭的第一節稱為「超級重型 Super Heavy」，其底部裝有 33 顆 SpaceX 開發的「猛禽 Raptor」火箭引擎，總共能夠輸出近 7600 公噸的推力，比冷戰時代送人上月球的農神五號火箭還要高一倍。
韋伯太空望遠鏡介紹: 韋伯v.s哈伯，新舊圖像做比較見識韋伯望遠鏡強大之處
靈神星探索任務（Psyche）是 NASA 發現計畫（Discovery Program）的一部分。 發現計畫始於 1989 年，每隔幾年就會向全美國徵求任務提案，經過重重篩選後，最具有科學價值且最可行的團隊，就可以獲得 NASA 提供的經費，將他們的構想付諸實行。 從 1996 年的 NEAR 任務開始，發現計畫已經為十幾個重要的太陽系探索任務提供機會，包含近期因太陽能板發電量降低而終止的火星「洞察號（InSight）」任務。 2014 年，第 13、14 次發現計畫徵選開始，最後脫穎而出的其中一個計畫，正是靈神星探索任務。 2021 年 9 月初，亞利安 5 號的主要部件已經運送至法屬圭亞那發射場。 包含主引擎、第二級火箭及酬載倉，並開始進行組裝與測試，固態輔助火箭等剩餘部件也會陸續到達。
因此研究這些遙遠且古老的星系，能幫助天文學家理解宇宙早期的模樣。 畫面中心黃白色的天體，是由成百上千的星系共同組成的星系團 SMACS 0723。 在韋伯之前，哈伯太空望遠鏡就曾經花費數個禮拜的時間拍攝這個星系團。 然而擁有更大鏡面、更精良儀器的韋伯，僅用了 12.5 個小時就拍出了解析度更高、畫面品質更好的照片，讓我們看到許多以前難以辨識的黯淡星系。 韋伯太空望遠鏡介紹2023 該望远镜的主要的任務是调查大爆炸理論的残余紅外線证据（宇宙微波背景輻射），即观测今天可见宇宙的初期状态。 為便于觀測，機體要能承受極度低溫，也要避開太陽光與地球反射光等等。
韋伯太空望遠鏡介紹: 宇宙又再次加速膨脹
火箭的上半部則是由第二級火箭（Second stage）及酬載倉組成，另外還有整流罩包覆於第二節火箭與酬載倉外。 第二級火箭的主要功能是在第一節火箭脫離後，提供繼續前進與轉向的動力；為本次任務特別製作的加大型整流罩，則可以避免火箭升空過程中，韋伯望遠鏡受到熱、震動、風壓或快速變化的氣壓影響而損壞。 由於拉格朗日點的物理特性，探測器只需要很少的燃料就可以滯留於此，這讓拉格朗日點在太空探測中有很高的價值。 至今，人類已有十多架探測器到達過日-地拉格朗日點，其中包括著名的太陽和太陽圈探測器（SOHO）、威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）等人類太空史上的重要衛星。 韋伯望遠鏡也將跟上前輩們的腳步，前往日-地連線上的拉格朗日點 L2 執行任務。 而這五個點，就被稱為拉格朗日點（Lagrange Point）。
該模型與望遠鏡有很大不同，因為模型必須承受重力和天氣，因此主要由鋁和鋼製成，尺寸約為24米 × 12米 × 12米（79英尺 × 39英尺 × 39英尺）和重量約為5,500公斤（12,100磅）[39]。 這架天文望遠鏡由阿麗亞娜火箭（又譯亞利安火箭）承載，於聖誕日從法屬圭亞那的庫魯太空港升空，不到半小時之後完成軌道飛行，肯尼亞馬林迪的地面天線接收到了確認成功的信號。 除了這些基本的光學類型之外，還有許多改變光學設計以適合它們執行任務的子類型，像是攝星鏡、尋彗鏡、太陽望遠鏡等等。 在望遠鏡設計中的另一個門檻，隨著光子能量的增加（波長變短和頻率增加）是使用全反射光學，而不是粗略的入射光學。 像是TRACE和SOHO望遠鏡使用特殊的面鏡反射極紫外線，否則不可能產生高解析度和較亮的影像。
韋伯太空望遠鏡介紹: 任務標誌
此外，施工還受到了COVID-19大流行病的影響，工地關閉了幾個月，許多望遠鏡部件的生產也受到了延誤。 隨著生產流程的全面恢復和簡化，完成剩餘一半的ELT預計只需五年時間。 儘管如此，像ELT這樣的大型複雜望遠鏡，在完工和投入使用之前，建造過程並不是沒有風險的。
去年 3 月 30 日，由約翰霍普金斯大學韋爾奇（Brian Welch）博士領導的一群天文學家宣布發現了有史以來最遠和最早的恆星：一個在 129 億年前（大霹靂之後 韋伯太空望遠鏡介紹2023 9 億年時）發出的光點。 顯然地，遙遠星群是依一定的規則在遠離我們：距離我們越遠，後退速率越快——稱為「哈柏—勒梅特定律」（Hubble－Lemaître law）。 顯然地，宇宙應該永遠就是那樣地存在，它沒有開始，也不會有終結。 慢慢地，科學家不再須要依靠信仰來解決、而是利用科學儀器去「看」宇宙像什麼樣子及如何演化。 本系列文章，將會從觀測波段的選擇、到鏡組結構的設計、軌道的放置，深入探索處處充滿精彩故事的韋伯太空望遠鏡。 南環星雲直徑將近半個光年，位於地球外約2000光年處。
韋伯太空望遠鏡介紹: 「宇宙全彩圖像」系列美呆
我們稱這個半徑 138 億光年的球面內宇宙為「可觀測宇宙」（observable universe）。 在這個宇宙視界內的星數大約 2 萬億個，太少了，無法使夜空明亮或將地球撕裂。 如果時間是因為大霹靂而製造出來的，那現在的宇宙到底都老了？ 精確測量的「遙遠星系的速度及其距離比」（稱為「哈柏常數」）估計現在的宇宙年齡為 138 ± 10 億年。 宇宙的起源、歷史、與結構，在十六世紀以前，一直以人及地球為中心，被認為是屬於宗教與哲學的範圍。 地球同步軌道離地表可是有三萬六千公里，小小的發散角到地面就會嚴重發散，地面的接收天線尺寸也不可能無限擴張。
韋伯望遠鏡穿越了覆蓋在星系中心上的塵埃，並且記錄了黑洞一旁的氣體的運行速度和成分。 ▲韋伯望遠鏡並沒有鏡筒，而是將望遠鏡的主鏡與次鏡露在外面，以支架的方式維持結構。 至於下方為「遮陽帆」，替望遠鏡吸收太陽、地球與月球的光線與熱輻射，讓望遠鏡可以在黑暗與低溫的狀況下運行。
韋伯太空望遠鏡介紹: 關於「宇宙影像」的文章
當初這個論點引發很大爭議，後來又經過許多改版與補充，如今中性演化的觀點已被許多學者接受，分子層次的遺傳變異，常常不影響其天擇；新突變取代舊的遺傳訊息，未必是因為其有利於生存競爭，也常常只是運氣好而已。 今日分子演化之所以和 50 年前有很大差別，其中就有來自李文雄的重要貢獻。 李文雄建立了數學方法讓「分子時鐘」（molecular clock）理論得以實際應用至生物演化的分析。 現今探討親緣關係，最好能考慮不同材料，有多重證據的支持，因此分子演化的分析方法就相當重要。 但我們也可以說每一處 DNA 或氨基酸位置都相當於一種形態。 分子資料通常更容易取得，可提供比較的特徵數量也比形態還多很多，更容易計算。
- 歐洲南天天文台（The European Southern Observatory，縮寫ESO）的超大望遠鏡（ESO's ELT）的建造工程已經過半。
- 這張「航海家金唱片」（Voyager Golden Record）預計 4 萬年後才會到達距離太陽系 1.7 光年的地方。
- 接著，當韋伯望遠鏡抵達較稀薄的高層大氣後，空氣阻力變得微乎其微，就不再需要整流罩的額外保護了。
- 雖然火箭的第一節和前端的整流罩可以回收使用，但每一次發射，都還是會消耗一枚第二節火箭。
- 真正意味著有可能會有生命存在的，便是「超級適居行星」。
加州理工學院的宇宙太陽能計畫在今年初，成功讓一個小型測試模組，乘著 SpaceX 的獵鷹 9 號前進低地球軌道，進行太空中的實際測試。 第一個實驗是測試宇宙太陽能板的結構、封裝、以及展開並組裝的程序。 第二個實驗則是要在 32 種不同的光電材料中，找出哪種在太空中效果最好。 而韋伯繞行的，是位於地球後方的第二拉格朗日點，簡稱 L2。 之所以選擇這裡，是因為只有 L2 的位置剛好會讓地球、太陽、月亮都在同一側，而這三個星體正是天文望遠鏡的主要紅外線光害來源。
韋伯太空望遠鏡介紹: 科學酬載
我們可以看到，左圖中的影像比右圖要更清晰一些，這是因為在相同的望遠鏡口徑下，波長越短所能達到的理論解析度就越高。 根據這個觀測結果，天文學家計算出 WASP-96 b 的大氣溫度約為 725°C，大氣中明顯有著水氣，並推測可能還有雲和霾存在。 韋伯太空望遠鏡介紹2023 未來進一步的分析和觀測，將為世人揭開更多系外行星的神祕面紗。 當星系團後方更遙遠、更古老的星系發出的光線通過星系團時，就會被星系團的重力透鏡效應偏折和聚焦，形成而圖中無數弧形的扭曲影像。
在七千噸強大推力激起的漫天煙塵中，世界最大的火箭開始緩緩升空，並在幾秒後成功離開發射台，在朝陽中飛向深藍的天空。 此一發現再次重寫了人類對宇宙演化的看法，因此諾貝爾獎委員會將 2011 年的物理獎發給這三位科學家。 我們對「膨脹」的了解都是置身事外、隔岸觀火的：像看正在膨脹的氣球，只見其體積越來越大。
韋伯太空望遠鏡介紹: 科學家首次發現「超級地球」 大氣中有水或能支持生命
這枚望遠鏡也會有能力分辨很多如今正不斷在太陽系外被發現的新星體大氣，並能對它們的氣體進行分析，以找到生命存在的可能。 這當中的間隙將會非常小，特別是在30分鐘的升空過程中，整個結構都會發生來回震動。 它沒有處於運作狀態，而是被折疊起來，以能夠放置入亞利安火箭的鼻錐。 被賦予將哈勃望遠鏡的繼承者送上太空任務的庫魯航天中心（Kourou spaceport）充滿了自豪的氣氛。 該望遠鏡位於智利阿塔卡馬沙漠的Cerro Armazones山頂，工程師和建築工人目前正在那裡以驚人的速度組裝望遠鏡圓頂的結構。 鋼結構每天都在發生著明顯的變化，很快就會變成我們熟悉的望遠鏡穹頂典型的圓形。
美東時間2022年7月11日，韋太空望遠鏡團隊公開發表第一批照片，其中SMACS 0723星系團的照片裏，捕捉到歷來「早期宇宙最深處、最清晰的紅外線影像」，可追溯到130億年前[93][94]。 目前韋伯望遠鏡位在太陽與地球的第二拉格朗日點上，距離地球約150萬公里處環繞著太陽運行。 由於其巨大的主鏡和紅外線儀器，韋伯望遠鏡可以讓穿透灰塵和氣體，觀測到以前從未有望遠鏡觀察過的地方，甚至是探測到發生在138億年前的宇宙大爆炸。 1996年，美國太空總署(NASA)開始了「新世代太空望遠鏡」計畫，預計將製作出新的望遠鏡作為哈伯望遠鏡的接班人。 然而，韋伯望遠鏡的製造並沒有預期中那麼順利，發射的日期從2007年不斷延後至2021年，花費的經費也從5億美元增長到100億美元。 韋伯望遠鏡的命名來源於NASA第二任局長James Webb的名字，在1961年至1968年間，James Webb就任局長，並且曾領導阿波羅計畫等一系列美國重要的太空探測計畫。
韋伯太空望遠鏡介紹: 詹姆斯·韋伯太空望遠鏡
而計畫要觀測的目標靈神星（16 Psyche）於 1852 年被義大利天文學家加斯帕里斯（Annibale de Gasparis）發現，並以希臘神話中靈魂之神「賽姬」命名。 祂是第 16 個被發現的小行星，雖然不是最大的小行星（平均寬度約 220 公里）但卻是目前已知小行星中第 10 重的，其質量佔小行星帶總質量的 1%。 根據估算，靈神星的密度大約為 3.9 g/cm3，遠低於鐵鎳隕石的 7.9 g/cm3，因此靈神星不太可能真的完全由金屬構成，比較可能是類似石鐵隕石那樣，由金屬與岩石共同組成。 所以傳統上，M 型小行星被視為受到撞擊後裸露的行星核，同時也是鐵隕石的來源之一。 但截至目前，仍未有探測器直接造訪 M 型小行星，確認這個假說是否正確。 首先要展開的是摺疊於支架上的遮陽帆 （Sunshield） ，放下前後遮陽帆支架後，JWST 核心的伸縮塔會把鏡組抬升約 2 公尺，提供 遮陽帆完全展開的空間。
許多節肢動物是人類的食物，包括狼蛛、蠍子、蚱蜢、白蟻與象鼻蟲等。 韋伯太空望遠鏡介紹 蛛形綱動物大多也是捕食性的，因此在調節獵物的族群數量方面，發揮重要的作用。 這裡所指的包括昆蟲害蟲在內，這些害蟲數量不受控制，就會損害植物的族群數量。 這塊化石提供了第一個呼吸空氣的決定性證據，這是一種全新的演化適應，為數百萬微小的節肢動物探索者，以及追隨牠們的捕食者，開放了大陸的表面。 第一批維管束植物在地球大陸的年輕土壤中安家後不久，節肢動物踏進了這些矮樹叢。
韋伯太空望遠鏡介紹: 詹姆斯·韋伯太空望遠鏡：NASA公布了哪些宇宙震撼圖片？
例如受到注目的智人（Homo sapiens）起源問題，於 1980 年代根據各地人群間的遺傳差異程度，判斷歐亞人與非洲人分家只有數萬年，而非多地智人起源論主張的上百萬年，這便是「單地起源，智人出非洲說」的有力證據。 然而，這假設與傳統達爾文的天擇概念有很大的出入；因為分子時鐘這樣假設的意思就是說：大部分突變不會影響天擇，對生存競爭的影響可謂中性（neutral）。 韋伯太空望遠鏡介紹2023 上述觀點也就是根井正利和李文雄的前輩：木村資生提出的「中性演化理論」。 在分子演化興起前，不同生物間的親疏關係，可以透過生物形態的相似程度建構演化樹，但形態資料很有限。 比較生物 DNA 或蛋白質的資料，可以細緻地釐清物種間的親緣關係，對分類學的貢獻很大。 因此改變 DNA 的核苷酸，有時候不會改變氨基酸，此時稱為同義突變（synonymous mutation）；有時候會改變氨基酸，此時稱為非同義突變（nonsynonymous mutation）。
牠們在陸地上進食、繁殖與死亡，為陸地食物網增添了新的複雜性，也為後來從水邊冒險登陸的其他動物提供了獎勵。 比如（F090W、F200W、F444W）這三個寬帶濾鏡，分別在影像中按照波長順序，以藍色、綠色和紅色這三原色呈現，為照片打下骨幹。 而在此之上，照片的製作團隊又疊上青色代表氫原子的（F187N）濾鏡影像，以黃色代表氫分子的（F470N）濾鏡影像，以及用橘色代表甲烷和多環芳香烴的 （F335M） 濾鏡影像，為照片再添更多的細節。 藉由觀察光譜的細節，韋伯可以分辨出像是氬離子、氖離子或是氫分子等等化學組成，甚至知道氣體的溫度、運動速度這些從一般照片難以辨識的資訊。 美国东部时间2022年1月24日下午2點，成功抵達最終目的地距離地球約150萬公里的日地系統拉格朗日L2點[28][26]。
這個實驗相當重要，因為在發射成本的問題解決之後，宇宙太陽能要面對的下一個難題，就是如何有效地從外太空軌道遠距送電。 雖然我們已經知道可以透過干涉的方法，讓微波束直線前進，但實際運作時，還是會有一個很小的發散角，不會完全平行。 比如溫度約在數千到上萬度的恆星，就主要放出可見光；低溫的物體，例如人體、塵埃以及系外行星，放出的輻射就以紅外線為主。 而且因為波長較長，紅外線可以穿透一些可見光無法穿透的物質，讓天文學家看穿濃厚雲氣背後的目標。 最後，利用紅外線，天文學家可以觀測到宇宙最早期的一批星系，對了解宇宙的演化歷史相當重要。
韋伯太空望遠鏡介紹: 詹姆斯·韋伯太空望遠鏡展示前所未見的宇宙神奇
我們現在所看到的宇宙只是整個宇宙之一小部分而已；138 億年前離我們最遠那些星群因為宇宙加速膨脹的關係，事實上現在都已經離我們 460 韋伯太空望遠鏡介紹 億光年了（因為不是運動造成的，它們可以以大於光速的速度遠離我們）。 那宇宙太陽能真的只是將鈔票往太空撒，空有理想的計畫嗎？ 當然不是，有兩個讓科學家不放棄的理由——首先是未來建造成本一定會下修。 太空的發射成本相比 50 年前，已經少了兩個零，在 SpaceX 的發展下，還在持續地快速減少。
韋伯太空望遠鏡介紹: 詹姆斯韋伯太空望遠鏡懶人包：彩色觀測影像公開、距離地球最遙遠的相片
這意味着其將在地球-太陽連線上地球背後的150萬公里處繞L2以暈輪軌道運行，而非像哈勃太空望遠鏡那樣繞近地軌道公轉。 一個由塗有矽和鋁的聚酰亞胺薄膜(杜邦Kapton)製成的五層大型遮陽板將保持它的鏡片和四個科學儀器溫度低於50 K（−220 °C；−370 °F）。 這張由韋伯望遠鏡所拍攝的照片，看上去跟由哈勃望遠鏡所拍攝的分別不大。 但新望遠鏡的紅外線敏感度更高，能捕捉各種特徵供天文學家研究。 這是一個重大盼望——韋伯望遠鏡能與哈勃望遠鏡同時運作。
韋伯太空望遠鏡介紹: 宇宙發電廠符合經濟效益嗎？
西門子也鼓勵內部每個人提供各種減碳發想，以「創新孵化器」的概念，找到更多永續的可能性。 如針對西門子自家工廠產品，進行碳量計算，以利努力減少二氧化碳排放量。 韋伯太空望遠鏡介紹2023 內部的創意發想，也實踐到紐約的海上太陽能發電，是最直接的成功案例。 接著還有距離地球 2.9 億光年的「史蒂芬五重星系群」（Stephan's Quintet），當中5個星系有 4 個彼此距離更加緊密。 船底座星雲最有名的特徵是「神秘山」（Mystic Mountain）等看起來相當巍峨的柱狀結構；「神秘山」形如尖峰，高度約達3光年，曾被哈伯望遠鏡拍攝到。
