世界首个折叠发射望远镜完成主镜拼装

詹姆斯·韦伯太空望远镜开发者和望远镜模型的照片。美国航天局

最近，詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)成为人们关注的焦点，该望远镜刚刚完成了美国戈达德太空飞行中心主镜的组装。2018年，它将进入太空，成为第一个在轨道上折叠、发射和组装的望远镜。人们担心折叠的镜头和遮阳板在发射过程中能否顺利展开。对此，国家天文台研究员平劲松表示，现在担心这些问题还为时过早。

JWST被许多人称为哈勃的继任者。它的镜面直径为6.5米，几乎是哈勃的3倍。中国科学院南京天文光学研究所副研究员柏华解释说，JWST的主要科学目标之一是在早期宇宙中形成第一批恒星和星系，因此需要更强的光收集能力来探测黑暗和微弱的天体。此外，望远镜的分辨率取决于它工作的波段和镜子的直径。为了达到相同的衍射极限分辨率，望远镜工作的波段越长，所需的反射镜尺寸就越大柏华说，JWST工作在波长更长的红外波段，所以更大的反射镜直径可以达到更高的分辨率。

为了与发射箱的尺寸相匹配，JWST主镜将在发射过程中被折叠，然后在进入空间后被展开，并且主镜的最终所需形状将通过使用主动光学技术来形成。平劲松说，镜面拼接和主动光学不是新技术。“望远镜的镜子在重力的作用下会变形。研究人员通常会在使用一段时间后修正镜子的形状。具体方法是在镜子上施加不同大小的外力。这就是所谓的主动光学技术。”他说地面上大多数新建造的望远镜现在已经应用了主动光学技术。镜面拼接技术是为了突破制造大面积镜面的技术限制。

目前，中国的LAMOST望远镜、上海的65米直径射电望远镜和在建的500米直径快速射电望远镜都采用了这一技术。“这两种技术在地面望远镜中的应用非常成熟，但它们在太空中的应用略有不同。”平劲松指出，太空望远镜是失重的，主动光学的调整对象不是望远镜的重力变形，而是主要的运动变形和热变形，调整模式会有所不同。拼接镜子时，参考系统不再是地面，而是望远镜的基座，操作会有所不同。

也因为面积太大，遮阳板必须折叠。热源会极大地干扰红外波段信息。为了防止来自太阳、地球甚至月球的热干扰，科学家给JWST配备了一个遮阳板，其大小接近网球场，总共有五层。美国诺斯罗普·格鲁曼公司的JWST项目经理马丁·莫汉说:“这就像在你的皮肤上涂一层防晒系数为120万的防晒霜。在这一关键技术出现之前，各种热防护材料都会在反射阳光的同时被加热。”

关于进入太空后遮阳板能否顺利展开的疑问，平劲松表示，将在发射前进行充分的遮阳板展开实验。此外，JWST的遮阳板共有5层，发射时折叠12次，能有效保证观察效果。然而，在失败的情况下，只有一半的面积望远镜可以工作。“离发射还有两年时间，可以进行大量测试和调整。现在担心镜子是否能正确组装以及遮阳板是否能顺利展开还为时过早。”他说。