在马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心，该机构有史以来最大的科学项目终于开始了。
在gymnasium-sized洁净室由深脚手架激光制导机械手臂,全身裹得严严实实的技术人员完成了詹姆斯韦伯太空望远镜的主镜,一个90亿美元的轨道天文台计划在2018年发射,由NASA和欧洲和加拿大的空间机构。在机械臂的控制和技术人员的指导下，镜子上18个镀金的轻六边形铍的最后一个已经安装完毕，这是天文台数十年发射过程中最明显的里程碑。
每个部分都有咖啡桌那么大，但被掏空后只有20公斤重。整个镜子的边长为6.5米。在与仍在建造中的望远镜的其余部分配对后，它最终将被发射到距离地球约150万公里的深空目的地。在那里，在被称为L2的引力平静点，韦伯将开始天文学家所说的对宇宙的革命性研究。
这面镜子朝向天空，凹进一个叫做背板的碳纤维支撑网，看起来就像一只巨大的、不眨眼的昆虫的复眼。对于卡内基科学研究所(Carnegie Institute For Science)的高级天文学家艾伦·德莱斯勒(Alan Dressler)来说，韦伯完成的镜子让他想起了其他解剖学。“镜子是望远镜的核心，”他说。“完成韦伯的镜子就是听到这个伟大生物的第一次心跳，登录杏耀平台它将把我们带到孕育我们的宇宙诞生之时。”
这听起来可能过于戏剧化了，但话说回来，宇宙是一个戏剧化的地方，Dressler等这一刻已经等了20多年了。在1990年代早期,NASA的哈勃太空望远镜发射后,他主持一个有影响力的委员会推荐的下一个伟大天文台应该做一些哈勃望远镜可以not-stare近的开始时间,“第一束光线”的意思,一个时代130亿多年前当恒星和星系第一次合并,结束了原始宇宙的黑暗时代。看到第一束光，天文学家就能以前所未有的细节追溯宇宙的演变，观察星系的聚集和成长，随后几代恒星的出现和行星系统的诞生。现在，最后，韦伯望远镜正准备这样做。
要想看到宇宙中最早出现的光，哈勃望远镜需要一个比哈勃2.4米厚的银盘大得多的镜子。天气一定也很冷。当它穿过膨胀的宇宙时，那些第一批发光的物体发出的可见光像太妃糖一样被拉长，变成鬼魅般的红外光，只有在接近绝对零度(世界上最冷的温度)的温度下才能被看到、感觉到。要想像一下要瞥见这些遥远的星系是多么的困难，想像一下仰望月球并试图在它的表面找到一个孩子的夜灯的微弱光芒。韦伯的计划者说，在寻找第一束光的过程中，韦伯将试图看到比这暗20倍的星系。
随着韦伯越来越接近开启太空科学的新时代，人们可能会想知道它从何而来，它到底会做什么，以及在它的任务完成后会发生什么。当天文台巨大的反射镜的最后一部分准备就绪时，我拜访了戈达德，与最了解韦伯的人进行了交谈，他们是通过漫长、多岩石和几代人的孕育而使韦伯活了下来的科学家和工程师。
可以说，韦伯最重要的科学支持者是约翰·马瑟，他是戈达德学院的一位身材苗条、说话温和的天体物理学家，穿着得体的鞋子，露齿而笑。他说起韦伯，就像一位慈祥的童子军团长说起生火或打结一样——他的措辞中有一种令人宽慰的、几乎是有益的耐心，而且他喜欢用简短的摘要来分析复杂的细节。他还获得了诺贝尔物理学奖，这也没什么坏处，因为他对宇宙微波背景的开创性研究。宇宙微波背景是大爆炸发出的微弱余辉，它构成了宇宙中第一张也是最早的婴儿照片。
1995年，当马瑟成为韦伯的高级项目科学家时，他还只有40多岁，现在已经快70岁了。在这段时间里，他一直致力于将下一组照片放入他的宇宙相册，这是望远镜承诺的来自神秘的第一束光时代的图像。没有人知道第一批恒星是什么样子的，也没有人知道宇宙中第一批发光的物体到底是不是恒星。相反，马瑟说，第一束光可能来自超大质量黑洞，它们是混乱的食用者。在大多数星系的中心，这些有着数十亿太阳质量的庞然大物一定是通过吞噬原始宇宙中的大量气体而膨胀起来的，它们的胃周围形成了白热的吸积盘，就像争食者下巴上的烧烤酱。宇宙的第一束光可能来自黑洞桌子上发光的碎屑，如果是这样，韦伯可以告诉我们。
然而，这些天，马瑟最感兴趣的是韦伯所揭示的我们所在的地方，今天的宇宙角落， 杏耀娱乐防劫持教学，而不是它遥远的过去。天文台敏锐的红外线视觉可以窥视到尘埃笼罩的分子云中心和环绕恒星的圆盘，观察世界像子宫里的胚胎一样成长。韦伯说，韦伯的巨镜足够大，可以探测到水蒸汽的迹象——可能存在海洋的证据——在一些位置适宜的小星球上——可能是岩石类的类地行星，就在离我们最近的恒星周围。“从我六七岁开始，我就一直在想‘我们是怎么走到今天的?’但我找不到答案，”马瑟说。“我们对原始宇宙一无所知。我们不知道行星是太阳特有的还是普通的。我们仍然不知道生命是独特的还是普通的。这条路上的每一步都是韦伯可以努力的方向。”
然而，尽管韦伯承诺了所有的变革性科学，它的发展却一直被困难所困扰。韦伯最初预计花费不到数十亿美元，最早于2011年发射，但不断出现的计划失误和预算超支很快使他成为NASA最麻烦的项目之一。与其他规模较小的NASA天体物理学项目一样，为了抵消韦伯不断膨胀的成本和延期，一些项目被推迟或取消。与此同时，该天文台赢得了“吞噬天文学的望远镜”的美誉。天文学家们想知道，韦伯——以一位领导NASA度过阿波罗全盛时期的NASA官员的名字命名——是否真能飞起来，如果能飞起来，膨胀的成本是否会让它成为NASA大天文台计划的最后一击。
这些麻烦在2010年和2011年达到顶峰，当时受够了的国会议员威胁要完全撤资韦伯。多亏了一项独立审查和一项计划范围内的“重新计划”，韦伯收到了更多的钱，活了下来。在改革后的几年里，韦伯一直保持在新的预算之内，并计划在2018年10月推出。“我们有过濒死体验，”马瑟说。“我们不得不告诉国会，预算不够，他们要么杀了韦伯，要么纠正错误。在我看来，奇迹发生了。”
早期的部分问题是韦伯依赖全新的技术——比如它的大型低温反射镜——这注定要比大多数人预期的要花更长的时间。“我们很快就认识到(制造韦伯)可能需要20年左右，”加州大学圣克鲁斯分校的天体物理学家加思·伊林沃思(Garth Illingworth)说，他一直在大力参与望远镜的设计工作。“但是30年对我们这些四十出头的人来说太长了!”
与像马瑟和伊林沃斯这样的老家伙相比，负责NASA韦伯所有光学仪器的Goddard工程师李·范伯格在这个项目上是一个相对较新的人——他满头浓密的黑发，没有一点灰白，这也许是最好的证明。他2001年来到这里，当时他的女儿还在蹒跚学步。现在，她即将从高中毕业，当望远镜发射的时候，她就要大学毕业了。“这么多年过去了，我的孩子们有点觉得望远镜也是他们的父母，我们家有个叫韦伯的家伙!”他开玩笑说。
范伯格的部分工作是弄清楚如何使韦伯的6.5米的镜子适合发射进入太空。为了装进火箭，巨大的镜子必须被分割并可堆放，这样它才能像折纸一样被折叠和展开。尽管它几乎比哈勃的镜子大三倍，收集面积是它的七倍，但它的重量却要轻得多。玻璃相对来说比较容易操作，但也很重，对低温的适应能力也不强，所以Feinberg和他的同事选择了铍镜——这是使整个天文台轻如羽毛的几项创新之一，它的总质量还不到哈勃的一半。在某些情况下，韦伯的建造者不得不开发新技术，只是为了确认其他新技术是否有效，比如用于监控低温容器内镜子的耐冷光学系统，或者用于测量和指导抛光过程中镜子表面精确雕刻的激光计量平台。
最后，他们在镜子上花了很多功夫，结果镜子提前出来了。在过去的两年里，这些镜子被存放在戈达德(Goddard)的仓库里，等着完成组装所需的其他滞后部件。然而，最终，韦伯心脏的所有元素都聚集在了一起。“当我开始着手这项工作时，有人告诉我这将是一场马拉松，而不是短跑，但我觉得我们只是在全速冲刺，杏耀网址”范伯格说。“主镜的组装是一个巨大的里程碑，真正表明我们已经克服了迄今为止遇到的每一个可能的障碍。”
即便如此，韦伯在到达发射台和L2之前还有很长的路要走。以前从来没有人建造过这么大的太空望远镜，更不用说在如此寒冷的温度下在如此远离地球的地方进行部署和操作了。今天，最让人担心的可能是韦伯的遮阳伞，这是一种塑料遮阳伞，由五层网球球场大小的超薄卡普顿薄膜制成，目的是阻挡太阳并将望远镜冷却到50开尔文的工作温度——大约是冥王星表面的平均温度。就像天文台的镜子一样，遮阳板也将被放置起来发射，然后在太空中远程释放。“遮光罩”的部署将是一个象征性的、字面意义上的高压过程，在这个过程中，一个由执行机构、滑轮和电线组成的极其复杂的系统会把每一层都拉紧、拉平，直到它展开，所有这一切都是为了消除材料中可能会破坏任务的任何扭结或撕裂。许多韦伯的老将“遮阳板”的使用比作背着别人打包的降落伞从飞机上跳下来——你怎么知道它会打开呢?
在这种情况下，“另一个人”是航空航天公司诺斯罗普·格鲁曼，美国宇航局韦伯的主要承包商。从戈达德到加州雷东多海滩，公司的技术人员正在全国各地组装和测试这种遮光罩——他们特别关注它的包装和部署。最终，望远镜的所有部件将通过卡车、铁路和航空运输，在雷东多海滩(Redondo Beach)进行组装。然后，韦伯将被装载在一艘驳船上，穿过巴拿马运河，到达南美洲的东北海岸。在那里，韦伯将搭乘欧洲航天局提供的阿丽亚娜5号火箭，从法属圭亚那的一个太空港发射升空。
当最终完成的硬件为发射做最后的努力时，几乎所有关于望远镜的东西和它的结构看起来都是庄严的，几乎是滑稽的超大。除了它的误差范围。哈勃望远镜是美国国家航空航天局最后一次在一个项目中尝试这么多伟大的技术飞跃，它几乎是完全正确的到达后，它的主镜被证明是不正确的抛光。宇航员搭乘航天飞机前往哈勃进行维修，随后的维修任务不断升级哈勃的故障硬件。但是当韦伯发射升空的时候，就没有计划了——望远镜的大部分成本来自于它的建造者必须进行的测试，以证明它所有的新技术都能正常工作。
会工作吗?
“你想知道韦伯为什么这么贵吗?”迈克·门泽尔(Mike Menzel)问道。我们从一个可以俯瞰洁净室的观景区凝视着镜子。“我会告诉你。”
门泽尔是美国国家航空航天局韦伯项目的系统工程师，自1997年以来一直致力于该望远镜的研究。如果你不知道他是一名工程师，你可以从他那精心梳理的灰发、永远弓起的眉毛和浓密、修剪整齐的胡须后面发出的技术俏皮话中猜测出来。除了韦伯的总项目经理，戈达德的比尔·奥克斯，门泽尔是负责望远镜设计和测试的NASA官员，负责整个天文台的每一个单独的螺栓、电路和电缆。
他领着我们离开洁净室，穿过一系列的走廊和门。我们经过一个游泳池大小的圆柱体，它依偎在盘管和蒸汽翻腾的阀门里。这是一个模拟深空条件的低温真空室，
杏耀娱乐平台 ，望远镜的科学仪器正在里面进行长时间的测试。我们经过了其他房间，这些房间里排列着振动的“振动台”和巨大的空气喇叭。在这些房间里，组装好的镜子、仪器和其他望远镜组件将受到推挤的重力和声波冲击波的影响，这些冲击波模拟了火箭进入轨道的过程。
我们终于到达了门泽尔的办公室，他在自己的台式电脑上打开了一个文件，并把它显示在附近的平板屏幕上。屏幕上显示，一块铍镜一动不动地躺在一张振动台上，镜中嵌入了一个由碳复合致动器和来自望远镜背板的电线组成的错综复杂的窝，其宽度公差只有头发丝那么宽。安装在一个节段的后面，一旦进入太空，执行器将把节段的位置调整到纳米精度。
选择铍做镜子不仅因为它很轻，门泽尔说，而且因为它在低温下几乎不会弯曲。然而，整经不可能完全消除，所以每一段都是一个艰苦的抛光过程的产物，以精确抵消整经的影响——技术人员冻结整经，测量整经，把整经放回室温，然后抛光表面使之无效。如果在低温条件下，一个片段表面的一部分形成纳米级的小山，在室温条件下，小山被打磨成完全相同尺寸的山谷。当再次冷却到接近绝对零度时，山谷会弯曲成平原，而镜面部分将是平坦的。这个过程产生的平均表面误差只有咖啡桌大小的25纳米，是一张笔记本纸厚度的四分之一。按比例放大到美国大陆的大小，冷冻冷冻镜段最大的地形特征只有不到8厘米高。
门泽尔说:“所以这个东西几乎要花5年的时间才能造出来，而且它的稳定性只有25纳米。”“然后我把它交给我们的结构分析师，她是这么做的。门泽尔平板屏幕上的图像开始移动。振动台开始工作，镜子部分开始剧烈地来回摆动，直到它看起来像一片抖动的菠萝果冻。我注意到自己紧咬牙关，好像只要一看就会从脑袋里跳出来似的。
门泽尔微笑。“如果她不这么做，运载火箭就会。有些成分感觉这里是1g，但当它结束时，它们和镜子还是和以前一样好。进入太空是一场车轮上的地狱。不像哈勃，我们建了一个稳定的砖房然后发射到轨道上，在这里我们建了一个漂亮的望远镜在地面上证明它是伟大的，然后我们把它全部折叠起来，发射然后在深空重新组装。这就是为什么这么贵的原因。”
不过，门泽尔担心的并不是发射，他对部署工作非常投入。他已经在脑海中无数次地重复了这一过程。发射半小时后，在距离地球1万公里的地方，望远镜与助推器分离。在发射后两天半，它在月球上部署了太阳能阵列和通信天线。在接下来的两个星期里，韦伯慢慢地展开他的遮阳板和镜子，做了一系列精心编排的动作，看起来就像一首交响乐。
门泽尔说:“我们一经过月球，我的血压就会飙升。”“我们都拿‘好奇号’火星探测器和它的团队所说的‘恐怖七分钟’来开玩笑。我们有两周的恐怖时间来观察部署的情况。如果两周后一切顺利，我就会迷路，狂欢作乐。”
倒计时发射
对门泽尔来说，韦伯到达第一道光将实现一个童年的梦想，并使多年的压力是值得的。“当我还是个孩子的时候，我想成为一名天文学家，建造自己的望远镜，而世界上最大的望远镜(当时)就在我长大的地方附近，那就是帕洛玛山上的海尔望远镜。它有一面5米宽的镜子，它有50万公斤重。这是一个怪物。嗯，韦伯的镜子比那要大，它只有6620公斤重。不好意思，6338 -它实际上是重量不足!我们把它发射到月球之外，去看看宇宙中最初发生的事情。”
韦伯的任务预计只持续5年，但门泽尔和马瑟相信，通过仔细管理天文台携带的推进剂储备，他们至少可以使韦伯运行10年。门泽尔说，在微陨石和宇宙辐射的持续轰击下，仪器和其他硬件的逐渐退化比其他任何事情都更有可能导致任务的结束。部分基于从弗兰克Cepollina游说,一位高级工程师戈达德开创了卫星的在轨维修,NASA添加功能来韦伯的对接环与宇航员适应对接,或者,更可能的是,一个机器人,但是这样的任务目前似乎风险太大,昂贵的和过早值得认真考虑。
不管有没有维修任务，如果韦伯成功地活了十多年，最终它在L2的轨道将短暂地、决定性地与地球的阴影对齐，切断天文台的太阳能几个小时——足够它的板载电池耗尽并可能死亡。
NASA已经在研究韦伯之后的天文台了，韦伯天文台是一个比哈勃更小的天文台，名为WFIRST-AFTA (don 't ask)，旨在研究暗能量和其他行星系统。如果一切按计划进行，WFIRST最早可能在2024年推出，成本仅为韦伯的四分之一。除此之外，天文学家们已经在计划建造一个8到16米的分段宽带望远镜——马瑟、门泽尔和其他专家认为，利用韦伯现在已经成熟的技术建造这个庞然大物并不比韦伯本身更昂贵。这样的望远镜可以在数百颗或数千颗附近的恒星周围寻找地球的孪生兄弟，寻找有着海洋、云朵、大陆的星球，也许还能找到通过自己的太空望远镜回望我们的人类。
在这种观点下，凝视韦伯已经完成的主镜，等待整合并在洁净室的无菌空间中发射，实际上是在窥见未来的开始，黎明前地平线上的第一缕微弱的光芒。“韦伯的镜子是建在巨人的肩膀上的，”韦伯望远镜的科学家、大学天文研究协会主席马特·芒廷说。从伽利略(Galileo)和牛顿(Newton)的望远镜开始，人类经过了四个世纪的发展，终于完成了镜子的组装工作。我们即将发射人类有史以来建造的最大的太空天文台。对于我们这些制作望远镜的人来说，唯一更让人感到羞耻和兴奋的是想象接下来会发生什么。”
