1個月飛行160萬公里 韋伯太空望遠鏡到達最終軌道

1月25日消息，美國宇航局(NASA)的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）過去1個月中在太空中飛行了160多萬公里，于美國當地時間周一進行了最后一次航向修正操作，終于到達了其最終目的地?，F在，JWST將永久停留在那里，并開始履行觀察宇宙中最古老恒星和星系的使命。

作為有史以來發射到太空的最強大望遠鏡，JWST在2021年圣誕節當天發射升空，但由于體積太大而無法以最終形態進入太空，研究人員不得不將其折疊在火箭內發射。到達太空后，JWST就開始了極其復雜的變形和展開動作，以前從未有航天器展示過這樣的超能力。然而，JWST的每個部署操作都被執行得天衣無縫，最終于1月8日完成了主要部署，并展開為最終形態。

不過這個過程讓任務團隊充滿了擔憂，因為每個步驟都必須按計劃實施，一次小小的失敗就可能會危及JWST的整個任務。但任務團隊的擔憂并沒有在展開完成后結束，JWST仍然必須進入太空的最后軌道才能恰當地完成任務。如果沒有適當地減速，它有可能進入錯誤的軌道或完全錯過目標軌道。這樣的失敗可能會使任務的未來變得復雜，使科學家與這個耗資近100億美元的太空望遠鏡進行溝通變得極其困難。

幸運的是，JWST完美地完成了最后的部署。NASA旗下戈達德太空飛行中心JWST項目經理比爾·奧克斯(Bill Ochs)在聲明中說：“在過去的一個月里，JWST取得了驚人的成功，這是對所有花了幾十年時間來確保任務成功的人們表達的敬意。”

雖然用了一個月的時間才走到這一步，但JWST并沒有花很長時間就將自己引導到了最終目的地。在美國東部時間周一下午2點左右，JWST啟動了機載推進器約5分鐘。這是JWST完成三次航向修正的最后一次，使航天器放慢速度，以便以非常精確的方式進入其預定太空軌道。

JWST現在圍繞著太空中1個看不見的點運行，這個點被稱為地球-太陽拉格朗日點。這是個有點兒神秘的空間區域，太陽和地球的引力和向心力在這里達到平衡，使物體能夠保持在相對穩定的位置上。JWST主承包商諾斯羅普·格魯曼公司的高管讓-保羅·皮諾(Jean-Paul Pinaud)稱：“在重力實現完美平衡的地方，正在進行一場小小的拔河比賽，但還沒有人獲勝。”

太陽和地球共享五個這樣的拉格朗日點，它們散布在地球的周圍。JWST圍繞著名為L2的拉格朗日點運行，它距離太陽更遠。在這個位置，當地球繞著恒星運行時，JWST將幾乎同步地跟隨著這顆行星，就像一個恒定的伴侶，總是在與地球相對的同一位置上。無論地球圍繞太陽運行在哪里，JWST都保證距離我們大約160萬公里。

JWST圍繞L2運行的軌道實際上相當寬，大致相當于地球和月球之間的距離。但如果沒有外力幫助，JWST不可能永遠保持在這個軌道上。L2是所謂的“偽穩定軌道”，也就是說，圍繞這個位置運行的物體有向1個方向漂移的趨勢。

因此，JWST在其整個生命周期內將不得不對其運行軌道進行小幅調整。每隔20天左右，望遠鏡就會啟動推進器兩到三分鐘，以確保它保持在預定軌道上。最終，這些調整將決定JWST能在太空中保持多長時間的活躍狀態。當推進劑在未來10到20年內耗盡時，望遠鏡的任務就會結束。

這看起來可能是個相當復雜的位置，需要付出大量額外的努力才能保持JWST的穩定。但出于各種原因，L2對JWST來說是最具吸引力的地方，也許最大的優勢在于它與地球和太陽的距離。JWST可以收集紅外光，這是一種與熱有關的光。由于這種設計選擇，望遠鏡必須時刻保持極低的溫度。

這就是為什么JWST配備了永遠面向太陽的防曬罩的原因，它將反射太陽的熱量，使望遠鏡保持低溫狀態。不過，如果NASA不小心，附近任何發出熱量和紅外光的物體都可能擾亂JWST的觀測。通過將望遠鏡放置在離地球160萬公里的地方，NASA保證了來自地球和月球的紅外光不會干擾或加熱望遠鏡。

從能量的角度來看，L2也很合適，因為JWST的一側總是面向太陽的。在加熱的那一側，望遠鏡有個太陽能電池板，不斷收集陽光為其供電。其他航天器就沒有這樣的奢侈設計，如環繞地球軌道的哈勃太空望遠鏡。每當哈勃在地球的背面運行時，它就失去了太陽的視野，必須將能量儲存在電池中。JWST永遠不會出現這種情況。諾斯羅普·格魯曼公司JWST任務系統工程負責人凱爾·霍特（Kyle Hott）說:“我們基本上擁有無限的任務操作能力，而且我們不必擔心任何日食。”

在繞地球運行時，日夜不停地轉換也會帶來很多影響，比如溫度的極端波動會使航天器發生碰撞和振動，導致其儀器隨著時間的推移而退化。而JWST在其整個生命周期中都將在大致相同的溫度下運行。

此外，還有保持持續溝通的好處。由于L2相對于地球總是處于相同的位置，JWST將在任何時候都與地球保持特定的距離。這意味著我們可以經常與望遠鏡保持聯系。霍特說：“我們可以在L2受到地球和太陽的牽引，這樣我們就可以和望遠鏡保持良好的、方便的、持續的通信，這也簡化了很多任務操作。”

進入最終軌道為JWST的危險太空之旅暫時畫上了句號，也為科學觀測鋪平了道路。不過，我們還需要等待JWST做好最后準備。在這臺望遠鏡投入使用之前，科學家和工程師很快就會開始精確地對準望遠鏡的鏡子，測試所有儀器，以確保它們準備好收集宇宙中最古老恒星和星系的首批圖像。

這個過程將需要幾個月的時間，但如果進展順利，JWST拍攝的第一批圖像最早可能在今年夏天傳回地球。