1个月飞行160万公里 韦伯太空望远镜到达最终轨道

1月25日消息，美国宇航局(NASA)的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）过去1个月中在太空中飞行了160多万公里，于美国当地时间周一进行了最后一次航向修正操作，终于到达了其最终目的地。现在，JWST将永久停留在那里，并开始履行观察宇宙中最古老恒星和星系的使命。

作为有史以来发射到太空的最强大望远镜，JWST在2021年圣诞节当天发射升空，但由于体积太大而无法以最终形态进入太空，研究人员不得不将其折叠在火箭内发射。到达太空后，JWST就开始了极其复杂的变形和展开动作，以前从未有航天器展示过这样的超能力。然而，JWST的每个部署操作都被执行得天衣无缝，最终于1月8日完成了主要部署，并展开为最终形态。

不过这个过程让任务团队充满了担忧，因为每个步骤都必须按计划实施，一次小小的失败就可能会危及JWST的整个任务。但任务团队的担忧并没有在展开完成后结束，JWST仍然必须进入太空的最后轨道才能恰当地完成任务。如果没有适当地减速，它有可能进入错误的轨道或完全错过目标轨道。这样的失败可能会使任务的未来变得复杂，使科学家与这个耗资近100亿美元的太空望远镜进行沟通变得极其困难。

幸运的是，JWST完美地完成了最后的部署。NASA旗下戈达德太空飞行中心JWST项目经理比尔·奥克斯(Bill Ochs)在声明中说：“在过去的一个月里，JWST取得了惊人的成功，这是对所有花了几十年时间来确保任务成功的人们表达的敬意。”

虽然用了一个月的时间才走到这一步，但JWST并没有花很长时间就将自己引导到了最终目的地。在美国东部时间周一下午2点左右，JWST启动了机载推进器约5分钟。这是JWST完成三次航向修正的最后一次，使航天器放慢速度，以便以非常精确的方式进入其预定太空轨道。

JWST现在围绕着太空中1个看不见的点运行，这个点被称为地球-太阳拉格朗日点。这是个有点儿神秘的空间区域，太阳和地球的引力和向心力在这里达到平衡，使物体能够保持在相对稳定的位置上。JWST主承包商诺斯罗普·格鲁曼公司的高管让-保罗·皮诺(Jean-Paul Pinaud)称：“在重力实现完美平衡的地方，正在进行一场小小的拔河比赛，但还没有人获胜。”

太阳和地球共享五个这样的拉格朗日点，它们散布在地球的周围。JWST围绕着名为L2的拉格朗日点运行，它距离太阳更远。在这个位置，当地球绕着恒星运行时，JWST将几乎同步地跟随着这颗行星，就像一个恒定的伴侣，总是在与地球相对的同一位置上。无论地球围绕太阳运行在哪里，JWST都保证距离我们大约160万公里。

JWST围绕L2运行的轨道实际上相当宽，大致相当于地球和月球之间的距离。但如果没有外力帮助，JWST不可能永远保持在这个轨道上。L2是所谓的“伪稳定轨道”，也就是说，围绕这个位置运行的物体有向1个方向漂移的趋势。

因此，JWST在其整个生命周期内将不得不对其运行轨道进行小幅调整。每隔20天左右，望远镜就会启动推进器两到三分钟，以确保它保持在预定轨道上。最终，这些调整将决定JWST能在太空中保持多长时间的活跃状态。当推进剂在未来10到20年内耗尽时，望远镜的任务就会结束。

这看起来可能是个相当复杂的位置，需要付出大量额外的努力才能保持JWST的稳定。但出于各种原因，L2对JWST来说是最具吸引力的地方，也许最大的优势在于它与地球和太阳的距离。JWST可以收集红外光，这是一种与热有关的光。由于这种设计选择，望远镜必须时刻保持极低的温度。

这就是为什么JWST配备了永远面向太阳的防晒罩的原因，它将反射太阳的热量，使望远镜保持低温状态。不过，如果NASA不小心，附近任何发出热量和红外光的物体都可能扰乱JWST的观测。通过将望远镜放置在离地球160万公里的地方，NASA保证了来自地球和月球的红外光不会干扰或加热望远镜。

从能量的角度来看，L2也很合适，因为JWST的一侧总是面向太阳的。在加热的那一侧，望远镜有个太阳能电池板，不断收集阳光为其供电。其他航天器就没有这样的奢侈设计，如环绕地球轨道的哈勃太空望远镜。每当哈勃在地球的背面运行时，它就失去了太阳的视野，必须将能量储存在电池中。JWST永远不会出现这种情况。诺斯罗普·格鲁曼公司JWST任务系统工程负责人凯尔·霍特（Kyle Hott）说:“我们基本上拥有无限的任务操作能力，而且我们不必担心任何日食。”

在绕地球运行时，日夜不停地转换也会带来很多影响，比如温度的极端波动会使航天器发生碰撞和振动，导致其仪器随着时间的推移而退化。而JWST在其整个生命周期中都将在大致相同的温度下运行。

此外，还有保持持续沟通的好处。由于L2相对于地球总是处于相同的位置，JWST将在任何时候都与地球保持特定的距离。这意味着我们可以经常与望远镜保持联系。霍特说：“我们可以在L2受到地球和太阳的牵引，这样我们就可以和望远镜保持良好的、方便的、持续的通信，这也简化了很多任务操作。”

进入最终轨道为JWST的危险太空之旅暂时画上了句号，也为科学观测铺平了道路。不过，我们还需要等待JWST做好最后准备。在这台望远镜投入使用之前，科学家和工程师很快就会开始精确地对准望远镜的镜子，测试所有仪器，以确保它们准备好收集宇宙中最古老恒星和星系的首批图像。

这个过程将需要几个月的时间，但如果进展顺利，JWST拍摄的第一批图像最早可能在今年夏天传回地球。