韦伯太空望远镜能看多远（中国天文望远镜的发展状况）

30年内很难很难！韦伯望远镜其实早在1996年就已经设计完毕开始制造，但因为经费预算、遮阳伞折叠等原因足足耽误了25年才发射升空，可以说韦伯望远镜一经发射就已经是落后于这个时代的技术水平了。那么，即使是这样，为什么说咱们国家制造韦伯望远镜还很难很难呢？

这篇文章，站长就跟大家聊聊制造韦伯望远镜中的几大难题。

更大口径的镜片

要问什么是光学天文望远镜的核心参数，那么镜头大小必然是最重要的一个。镜片的口径大小和观测能力成正比关系，镜头越大，观测到的距离也就更远，分辨率也就更高。

韦伯望远镜的镜片口径史无前例的增大到了6.5米，是前辈哈勃望远镜（2.4米）的近3倍，集光面积也从哈勃的4.5平米增大到了25.4平米，这些参数的升级可真不小。

值得一提的是，别看韦伯的口径只是增加了不到3倍，但是带来了极大的制造难度以及成本攀升。

为了解决超大镜面问题，美国科学家创新性的提出了拼接方案，整个6.5米口径的镜头是由18片六边形的小镜片拼接而成，而且为了方便发射减小阻力，这些小镜片在发射前是折叠到一起的，进入到太空后才拼接成一个大镜头。

而这18片镜片拼接和折叠的精度就决定了这块主镜头的成败，为了达到媲美成片镜头的效果，这18片镜头的折叠和拼接精度要达到10nm级别，这可是极具挑战性的精密动作。

敢在如此重要的镜头上做文章 ，也就米国有创意、有魄力敢这么玩了！

更精密的镜面材料

韦伯望远镜在制造、发射和展开工作时要面临一百多度温差的环境温度。特别是它的核心器件工作温度已非常接近绝对零度，对镜面材料的要求极高，因此需要同时具备抗弯刚度高、热稳定性好、热导率高、反射率高、密度低、温度形变小、性质不活泼等特点。

在精密要求上，镜片的制造加工精度要达到10纳米级别，这个要求所允许的误差相当于一张A4纸厚度的万分之一，考验的是一个国家的精密机床等基础工业水平。

遮阳伞的制造和自主展开控制

遮阳伞的功能简单来说就是为了给望远镜遮挡一些太阳光和地球反射回来的光，让望远镜维持在一个极低的温度，摆脱地球和太阳的辐射干扰，让观测更加精确。

这部分的难度主要体现在遮阳伞的制造以及升空后的展开动作两个方面。

在制造方面，这把遮阳伞采用5层结构，每一层材料主要由聚酰亚胺、硅膜和铝膜构成，首层最厚也仅为50微米，比人类头发丝直径还小，而中间层仅为25微米，可以说非常精密了。

而这5层要达到的效果就是能屏蔽300℃以上的温度，也就是说向阳面即使有300度以上，被遮挡后传递给望远镜的温度也仅仅是0℃左右。

只是掌握了遮阳伞的制造还不行，还得想办法把遮阳伞给送上太空并且能够在太空中顺利展开，毕竟这个遮阳伞足足有300个平米大小，现有的火箭还没办法把它展开后送上去，所以科学家们不得不把它折叠起来塞进火箭里。

进入太空后火箭将其“吐出”，然后释放出100多台小车抓住遮阳伞的一角让其逐层展开，每个小车的动作需要完美配合，避免褶皱或者撕裂，这个难度也是非常之大。

这也是为什么前两天遮阳伞被成功打开的消息传回地球时，科学家们会激动到流眼泪的原因。

拉格朗日2点的安稳运行

为了追求观测的极致效果，避免地球尘埃、辐射的影响，韦伯望远镜被发射到了距离地球150万公里的太空中，这个地方被称为“地日拉格朗日L2点”。

这个距离有多远，大概是地球和月球距离（38万公里）的4倍！

而它的前辈哈勃望远镜，离地球仅仅是575公里。

发射到这么远，就存在一个大问题：

150万公里的距离实在太远，人类根本没办法进行升空维修，这就要求韦伯望远镜上的所有设备都必须一次性成功，容不得半点差错，这对研究设计来说难度非常之大。

当年哈勃望远镜发射后就曾发生了故障影响观测，人类不得不派出5次航天飞机进行维修，才避免了几十亿的损失。

只是哈勃望远镜距离地球只有575公里，而韦伯则是150万公里，这就是“一锤子买卖”，非常考验技术可靠性。

超高的经费预算

其实，除了技术难度之外，让我们望而却步的，还有巨大的研发经费投入。

韦伯望远镜是迄今为止世界上最贵的单体航天器，造价达到了100亿美金，考虑到它的质量仅为6.5吨，也就意味着它的单价超过人民币10000元/克，是黄金单价的20余倍！

所以，韦伯望远镜是名副其实的“黄金眼”！

与之形成鲜明对比的是，咱们国家每年的航天总预算仅仅是20亿美金左右，咱们用于探测任务的悟空号探测器也仅仅是投入了不到1亿美金。

悟空号：

巨大的经费差距，一定程度上也就注定了研发技术水平的差距。

技术积累需一步一个脚印

数据统计，人类从上世纪60年代以来总共发射了大概100个天文望远镜，而中国在里面只有悟空号一个暗物质探测器，存在感非常低。

在未来两年内，咱们国家最先进的天文望远镜是计划在2024年发射升空的“巡天”光学舱平台搭载的望远镜。

这个望远镜将会被发射至离地球320公里左右的中国空间站轨道上，基本上是贴地飞行了。

望远镜的镜头口径将达到2米，略小于哈勃望远镜的2.4米，配备31个9k×9k CCD、8个4k×6k CMOS GS、8个2k×2k CMOS WFS，25亿+2亿像素，观测波长范围255~1000纳米，g波段模拟像质0.13~0.15角秒，轨道高度393千米时对地极限分辨率0.132米，有效视场1.1平方度，带有7个滤光片，具有光谱能力。在角分辨率、光轴长期指向稳定性等方面，该望远镜的性能仍不及哈勃望远镜。

技术积累需要一步一个脚印，指望我们从一无所有的水平直接跳跃到制造世界最先进望远镜的水平，这本身就是一种违背科学规律的说法，咱们国家制定“巡天”望远镜计划时，必然做了多种考量，任何的诋毁或吹捧都改变不了中国航天的稳健步伐。