哈勃望遠鏡能看到的極限,韋伯望遠鏡為何能超越它?
更新于:2025-04-06 16:03:49

400多年前,人類第一次拿起望遠鏡仰望夜空的時候,大概誰也沒想到,幾百年後的今天,咱們竟然能把眼睛“搬”出地球,在太空中看清億萬光年之外的星星。這事聽著像是神話,實則是科學。

那是1608年,荷蘭的一個小商人一時興起搞了個“遠視神器”。沒過多久,那個我們從小就聽說的大科學家——伽利略,用這玩意兒一眼望穿了月亮的“坑坑窪窪”,也順便掀起了人類觀察宇宙的大幕。

可惜啊,地球不是讓你想看就能看清的地方。哪怕你後來拿著倍數百萬的反射望遠鏡,還是繞不過一個“老大難”——大氣層。這層包裹著地球的氣體看起來無害,其實是天文觀測的“天然阻礙”。紫外線、紅外線、X射線……這些來自宇宙深處的“信使”一到大氣層前就像撞上了玻璃牆,被擋了個七零八落,剩下能穿透的不過是少數的可見光和無線電波。

別說,地球上的天文學家們也挺不容易的。就像你拍照時鏡頭前老飄著一層紗布,哪怕焦段再長、光圈再大,也難逃“模糊不清”的命。加上地面氣流還不斷翻滾,把光線折來折去,搞得圖像一言難盡。

所以想要拍出“高清大片”,人類得想辦法把望遠鏡送出“紗窗”,那就是——往太空裡放。

於是,1990年,人類史上“最能打”的太空望遠鏡——哈勃上天了。這貨不是光擺著好看,它是真能幹。結構上用了“卡式反射系統”,主鏡2.4米,輔助鏡0.3米。簡單點說,星星的光先被主鏡收住,再經由輔助鏡反射,再次穿過主鏡中間的小洞,最終落在焦面上,圖像這才完整呈現。

別看它小,能看到的卻遠得嚇人。哈勃望遠鏡能識別1.8微米以內的光波,看到30星等的天體。說這個可能有點抽象,我們換個說法——月亮滿月狀態是-12星等,哈勃卻能看清比人眼極限暗上幾十倍的星體,而且圖像清晰度比地面觀測提升了10倍以上。

它最遠看到的,是一個叫GN-z11的星系。這是宇宙還不到四億歲時就冒出來的小傢伙,光一路狂奔了134億年才被我們捕捉到。你想啊,這簡直就是隔了一個宇宙的距離,還能看得那麼真切。哈勃乾的這事兒,跟給時光裝上了倒車鏡差不多。

不過呢,哈勃也有“看不到”的地方。它設定的觀測範圍僅限紫外線到可見光,再加一點紅外,視野說大不大,說小也真小。更大的問題是,它沒法拍到一些極冷、極遠的宇宙場景,尤其是早期星系剛誕生時散發的那些低能紅外光。

聰明的人類哪甘心止步不前。於是,一台更“能耐”的望遠鏡準備登場,它就是詹姆斯韋伯。

這位“接棒者”體型可不小,主鏡直徑足足6.5米,比哈勃大了2.7倍多,光是“眼睛”就大了好幾圈。它能看到30微米波長的紅外光,比哈勃所能感知的極限還遠得多。這樣一來,連那些宇宙黎明時剛冒頭的星系都能收入眼底。

值得一提的是,韋伯的鏡面材質也相當講究。用了鈹金屬,不怕冷,在接近零下273度的環境中還能照常工作。再加上那塊堪比網球場大的五層遮陽罩,由碳複合材料製成,既能擋住太陽光,還能隔絕電磁干擾,真是天文攝影師夢寐以求的“工作室”。

別看這“龐然大物”裝備齊全,它的體重還只有哈勃的一半,效率卻是哈勃的上百倍。韋伯不僅更輕巧,還更耐用,堪稱“瘦而強”。

回頭看看它的上天歷程,可沒那麼一帆風順。韋伯原計劃2018年就發射,誰料遇上各種“磨蹭”——技術問題、預算調整、疫情影響……一拖再拖,最後終於在2021年3月順利啟程,朝著地球外150萬公裡外的“拉格朗日點”飛去。

它不像哈勃那樣靠近地球,而是選了個既能遠離地球熱干擾、又省能源的位置駐紮。從那裡開始,它就像一個孤獨的觀星者,在太空靜靜地凝視著宇宙的深處。

它第一批傳回的圖像甫一亮相,就讓全世界科學家驚掉了下巴。有的星系比想像中更老,有的行星大氣中甚至發現了水汽的蹤跡。這些細節,連哈勃也只能望而興歎。

現在的韋伯,不僅能幫我們看到億萬年前的“宇宙童年照”,還能捕捉那些可能孕育生命的遙遠星球。它像是給宇宙開了一扇新窗,把那些原本模糊的謎團,一點點拉進我們的視野。

下一幅圖像,會不會是某個遙遠星球上某種生命留下的痕跡?科學不需要煽情,它只需要一張圖、一束光、一段數據,然後點燃無數人的好奇和夢想。