花了快100亿美元的哈勃“继任者”，还用60年前的东西？

本文来自微信公众号：差评（ID：chaping321），作者：小发，编辑：面线，头图来自：ESA

太空望远镜大家都听说过，它们挂在天上不停地观测着宇宙，为全人类慢慢地在揭开广袤宇宙的神秘面纱。

其中最出名的就是哈勃太空望远镜了，在天上“服役”几十年，天文学家借助哈勃已经发表了 15000 多篇论文，为天文学的进步做出了巨大贡献。

而就在前两天的圣诞节，美国本着过节送好礼的传统给全世界天文学家送了一份珍贵的“圣诞礼物”，这份礼物的名字叫做——詹姆斯·韦伯太空望远镜。

图片来自：NASA

一般来说太空望远镜这东西上天其实并不会搞出大新闻，直到它有什么重大发现了才会“一举成名”。

可是韦伯太空望远镜不一样，它发射前闹的幺蛾子可太多了，比它的前辈们的“一生”都要精彩的多。

比如它那谜一样的发射时间，想必大家从最近的报道里都知道了这韦伯太空望远镜是个“鸽子王”。

从这表里可以看出来，它其实最早计划是在2005年发射的，愣是拖了十几年到2021年，比我们这些编辑还能拖。

看看这里面的事故原因，有NASA自己任务失败、技术调整、国会指指点点、预算超支、新冠疫情、天气影响……

你要说人家是故意的吧，可这其中好多都是不可抗力，总不能说人家发射遇到雷雨是因为出门前没看黄历吧？

只能说它几乎是把一个太空望远镜发射前能遭遇的倒霉事儿都给遇上了，镜生堪称丰富多彩。

其次就是它的成本，韦伯太空望远镜是由 20 个国家的数万名科学家合力制作的，目前的整体质量是 6.5 吨，预算从一开始的 10亿~12 亿美元飙升到现在的造价约 96.6 亿美元。

从这个造价上也可以看出来，韦伯望远镜之后的运营维护成本肯定不会低。

比如哈勃望远镜当年发射时成本也只有 12 亿美元，可问题在于太空望远镜这东西贵就贵在它的维修费上。

太空望远镜不像那种地表的天文望远镜，人家是在轨道上飞的，你要修就得用航天飞机载着宇航员上去维修，这一来一去就是几亿美元。

哈勃望远镜从发射到 2009 年，经过了五次维修，累计成本已经 96 亿美元了，2010 年之后每年的运营成本也要约 9800 万美元。

发射时间不靠谱，再加上花的钱一年比一年多，甚至让许多人以为这项目是在骗钱呢，好在它终于发射了，也算是让即将退休的哈勃望远镜“后继有人”了。

说完这些花边新闻，我们来聊点儿严肃正经的，关于它的具体成本啥的很多新闻里都已经说过了，小发在这儿想给大家讲点不一样的。

在我们的印象里，这种高级的东西肯定是集成了最新的各种高科技的对吧？

有些人会有疑问：韦伯望远镜发射拖延了这么十几年，它之前许多部件上用的技术被更新的技术超越了怎么办？

图片来自：NASA

其实这是大众对于航天器普遍存在的误区，其实在一般情况下，几乎没有航天器会大比例地去使用“建造时最先进的技术”。

为啥？因为航天器最需要的是稳定，是降低意外报废的概率，新技术是好，可是再怎么好也是需要经过时间验证的。

总不能说我花了一百亿美元送上天的东西，却因为这些最新科技出了问题，变成了一块太空垃圾对吧。

就拿发射时的运载火箭来说，这次韦伯选的是阿丽亚娜 5 号火箭，这个火箭从 1990 年代起已经执行过数十次发射任务，是个经验丰富的选手。

图片来自：NASA

这就是为啥马斯克的猎鹰运载火箭都成功商用了，而且成本也更低，韦伯望远镜却不选它。

对于要长期在太空工作的航天器来说，它们在建造时一般都会选择“建造时就已经成熟的技术”。

那么这个“成熟的技术”如何界定呢？其实 NASA 是有一套专门的标准的，它叫做技术就绪等级（ Technology Readiness Level，TRL ）。

这个表格里详细描述了从 1 到 9 的技术就绪等级，比如 1 级大概就是理论上能实现就行，比如如果是硬件，能给出实际的科学计算结果、并且有足够支撑的硬件技术就达标了。

而最高的 9 级技术则需要有实际成功的任务案例，这里的成功案例不是指测试阶段的，而是正式投入使用的那种。

韦伯望远镜上的大部分技术都是这个表格的 9 级技术，就算这样，它还是可能会出现各种问题。

比如它上面的遮阳罩，用的是杜邦公司 1960 年代的商用聚酰亚胺薄膜，再往上面镀铝。

图片来自：NASA

这玩意儿商用了几十年了，能被 NASA 选上，质量肯定是过关的吧？

就这样它在 2018 年测试的时候还意外撕裂了，为鸽子王跳票做出了一点微小的贡献。

更别说别的大大小小成千上万个小部件了，这其中有的可以在事后补救，有的如果出问题了就可能真的让整个项目报废。

也许你会问为啥不等所有东西都万无一失了再送上天，不然炸了咋办？

其实科学研究本来就是这样，这世上没有任何一位科学家会说出“百分百”这样的话，他们能做的也只是尽量让它减少出错的概率。

对于韦伯望远镜来说，发射成功只是第一步，更大的挑战还在后面。

韦伯望远镜由于它独特的构造，是先把所有的镜片折叠后发射升天的。

由于它需要观测红外波段的光线，对工作环境的要求比哈勃望远镜苛刻许多，比如不能有太阳辐射和地球辐射对于望远镜的干扰。

所以它运行的轨道在离地球 150 万公里的第二拉格朗日点，而哈勃望远镜的轨道高度只有 559 公里。

这意味着韦伯要在 150 万公里之外，完全靠自己来完成整个镜面的展开以及各种后续的调试工作。

NASA 估计整个韦伯望远镜至少还有 344 个在完全展开前可能发生故障的问题点。

预计从发射到正式开始工作，韦伯望远镜至少还需要 3 个月的调试时间，在这期间任何的故障都可能导致前功尽弃。

对于我们普通人来说，这么个太空望远镜发射上天只是一个新闻，很快就会被遗忘。

可对于天文学家们来说，接下来的三个月时间才是最难熬的，不过他们能做的也只有等待而已。

韦伯望远镜之所以如此受关注，不仅仅是因为它是哈勃望远镜的“继任者”，更因为它的其中一个任务是去追寻“宇宙大爆炸之后产生的第一束光”。

这个听起来很浪漫的任务，对于研究宇宙起源有着巨大的意义，它也是全人类都在追寻的目标。

韦伯望远镜上天的意义概括起来其实很简单，大概正如韦伯望远镜项目主管格雷戈里 · 罗宾逊在发射后的发布会上说的一样：

“世界给了我们这台望远镜，我们今天将它交回世界手中。”

图片、资料来源：

纽约时报，韦伯太空望远镜升空：史上最大最昂贵，将探索宇宙起源

知乎，哈勃「继任者」詹姆斯·韦伯太空望远镜发射升空，它相比哈勃有哪些方面的技术提升？

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