編者注：本文發表於九月。此後，美國宇航局詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的發射再次被推遲。目前計劃最早於 12 月 24 日發射。
本月早些時候，美國宇航局宣佈，在經歷了多年的延誤之後，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將於 12 月 18 日最終離開地球，執行一場徹底變革天體物理學和宇宙學的任務。
但在價值 100 億美元的天文臺開始工作之前，它必須經歷一次艱鉅的通勤，包括海上航行、火箭發射以及 150 萬公里的飛行才能到達目的地：拉格朗日點 2，簡稱 L2。L2 遠在月球軌道之外（且超出任何近期救援任務的範圍），是地球和太陽的引力拉力平衡，為望遠鏡創造完美長期停泊點的區域。當韋伯離開我們的地球和月球時，它還必須展開關鍵元件，這些元件被摺疊起來以裝入火箭內部。這個高度緊張的過程涉及大約 178 個釋放機構，每個機構都必須完美執行，望遠鏡才能完成大約 40 次主要部署。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們今天世界的發現和想法的有影響力的故事的未來。
空間望遠鏡科學研究所 (STSci) 副主任南希·萊文森說：“這是我們做過的最複雜的科學任務。” “有很多事情必須順利進行。”
毫無疑問，韋伯是迄今為止建造的最先進的太空望遠鏡。該航天器的紅外凝視將穿透宇宙塵埃雲，揭示恆星育嬰室和正在形成中的胚胎原行星的隱藏細節。它還將收集最早的恆星和星系在大爆炸後形成時發出的微弱光子——這些光子最初以可見光的形式發射，但後來由於宇宙的膨脹而被拉伸或“紅移”。
美國宇航局韋伯專案主管格雷格·羅賓遜說：“它將幫助我們解開宇宙的一些奧秘。” “我想說它將改寫物理學教科書。”
但這假設一切都按計劃進行。
陸地和海洋運輸
韋伯的旅程將從加利福尼亞州雷東多海灘的諾斯羅普·格魯曼工廠開始，該工廠完成了其建造和最終測試。在那裡，目前處於摺疊狀態的航天器將被放入一個名為“空中、公路和海上超級空間望遠鏡運輸器”或“超級 STTARS”的專用運輸容器中。定製的旅行艙將保護韋伯免受溼度、振動和溫度波動的影響。
本月晚些時候，當韋伯被安置在其高科技繭中時，將被運送到該市的港口並放置在一艘船上。STScI 韋伯任務辦公室主任馬西莫·斯蒂亞韋利表示，確切的出發日期一直保密，以阻止海盜行為。
有關望遠鏡安全護送的細節尚未公開。即便如此，斯蒂亞韋利表示，由於為海上旅行採取了許多未公開但非常真實的安保措施，他並不擔心海盜會竊取珍貴的貨物。他說，如果發生公海搶劫企圖，“我會擔心海盜[的安全]。”
望遠鏡在離開海岸後，仍裝在超級 STTARS 中，將向南航行，沿著海岸線穿過巴拿馬運河。韋伯可能會在 10 月初的某個時候進入加勒比海——也就是颶風季節期間。
斯蒂亞韋利說，沿著航天器的運輸路線已經確定了安全港口。並且將密切監測天氣狀況，以確保它不會意外地發現自己陷入風暴中而變得脆弱。
在海上航行約兩週後，望遠鏡將抵達法屬蓋亞那庫魯港和歐洲航天局 (ESA) 發射場。在那裡，韋伯將進行發射準備工作，包括加註燃料、執行最終電子檢查，當然，還要將航天器安裝到其天體坐騎上：歐空局的阿麗亞娜 5 號火箭。
仍處於摺疊狀態的 6,500 公斤望遠鏡將被固定在火箭頂部的整流罩內。一旦就位，韋伯就可以升空了。
發射升空
假設其到達發射臺的路徑沒有進一步延誤，12 月 18 日清晨，韋伯將以略微向東的軌跡飛向大西洋發射升空。羅賓遜說，阿麗亞娜 5 號火箭被認為是可靠的主力火箭，望遠鏡本身也通過了旨在模擬發射壓力的測試，因此人們對進入軌道的旅程將順利進行充滿信心。
天文研究大學協會副總裁海蒂·哈梅爾說：“最大的鬆一口氣之一將是成功發射。” “正如我們在業內所說，這確實是火箭科學。我們正在將這個極其珍貴的資源放在火箭頂部並點燃引信，可以這麼說。”
韋伯的綻放
當韋伯到達距地面約 10,400 公里處時，它將與阿麗亞娜 5 號的第二級分離，標誌著發射結束。然而，韋伯旅程中最令人緊張的部分才剛剛開始：前往 L2 的 150 萬公里巡航，在此期間，摺疊的望遠鏡將緩慢開始展開。
哈梅爾說：“那時，令人焦慮的時刻就開始了。” “我們不在那裡。我們無法進行調整，所以事情必須順利進行。”
就在與火箭分離後不久，韋伯的太陽能電池陣列將展開，開始為航天器供電。斯蒂亞韋利說，雖然太陽能電池陣列的展開是一個相對簡單的程式，但其成功對於為所有後續操作供電至關重要。
圖片來源：布萊恩·克里斯蒂設計
發射後約 12 小時，航天器的推進器將首次點火以校正其軌道。斯蒂亞韋利說，軌道校正必須高效，以節省望遠鏡的燃料並最大限度地延長其壽命。對成功軌道校正的確認要到事後很久才能到達，儘管如果需要，可以對韋伯的飛行軌跡進行後續調整。
隨著望遠鏡接近太空的第三天，韋伯將開始部署其最複雜和最突出的儀器之一：遮陽板。如果順利展開，一疊五張巨大的風箏形聚醯亞胺薄膜將阻擋陽光和熱量到達望遠鏡的紅外感測器，這些感測器必須保持在極低的低溫下才能正常工作。
哈梅爾說，遮陽板對於保持望遠鏡充分冷卻至關重要，這樣它才能感知宇宙黎明的紅外光芒。“部署必須順利進行，”她補充道。
但是，要開啟遮陽板，大約 150 個釋放機構必須在三天內正確點火。複雜的部署涉及大約 7,000 個零件，包括 400 個滑輪、8 個電機和 140 個釋放驅動器。遮陽板的部署是實現科學家們對天文臺最瘋狂夢想的關鍵。但對於航空航天工程師來說，該程式的複雜性和大量單點故障是噩夢的根源。
哈梅爾說：“這是一項艱鉅的任務：將這五層極薄的薄膜（每一層都有一個網球場那麼大）全部拉伸開並彼此分離。” 即使遮陽板順利展開，焦慮也不會消退。飛行六天後，位於三根長臂末端的望遠鏡副鏡將降低到位。哈梅爾說，儘管副鏡的名字是副鏡，但它是韋伯成功的關鍵組成部分。如果其他部署不能完美進行，可能會有變通辦法。“但如果副鏡未能成功部署，我們就沒有望遠鏡了，”她說。“我們什麼都沒有。”
第七天，韋伯的 6.5 米主鏡（由 18 個鈹制、鍍金六邊形鏡片組成）將開始展開。首先，兩個“翼”將像摺疊桌的部件一樣擺出並鎖定到位。然後，微小的驅動器將推動或拉動每個鏡片，使其達到微米級的精確對準，從而產生主鏡的獨特焦點。部署和對準主鏡將涉及 132 個驅動器和電機，每個驅動器和電機都必須正常工作。
最後，在發射一個月後，韋伯應該到達 L2，結束有史以來最大膽的太空飛行之一，並讓世界各地的天文學家集體鬆一口氣。
哈梅爾說：“我們為此練習了很多年。” “這就像一場管絃音樂會，數百人演奏不同的樂器。每個人都必須練習自己的部分，並且所有樂器都必須準備就緒。然後我們演奏音樂。”