文/JamieCarter

图片来源：视觉中国

詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）是一个雄心勃勃的工程项目且耗资巨大，而本周发布的由它拍摄的“第一束光”的图像证明了它的巨大成功。

如今，它是未来所有太空望远镜的蓝图，并且未来的太空望远镜会变得更大更好，我们甚至还可能进入一个在太空中自我组装的新时代。

以下就是韦伯望远镜的成功对太空望远镜以及其他航空领域的未来意味着什么。

1.未来的所有太空望远镜都将是可折叠的（而且会更大）

搭建韦伯望远镜的工程师面临的一个巨大挑战就是如何将一个带有直径21英尺/6.5米镜面的太空望远镜——它是有史以来最大的太空望远镜——放入阿丽亚娜5号火箭的直径5.4米/17.7英尺整流罩中进行发射——这也是NASA能找到的最大火箭整流罩。最终，这项任务是用各种工程学上的“折纸术”完成的，即把望远镜的镜面分成了18块。

“NASA想要一个大的太空望远镜，但又受限于火箭整流罩的大小，所以我们必须想办法把这些东西折叠起来——这就意味着要把它拆分成小块。”ZemaxAnsys光学首席研发工程师ErinElliott说，他在太空望远镜研究所工作时曾负责校准韦伯望远镜主镜段的软件开发。“折叠技术是一项史诗级的投资，它为我们搭建下一个更大的太空望远镜铺平了道路。”

与此同时，火箭整流罩很快也会变得更大。SpaceX公司的“星际飞船”可以装载直径9米、高18米的货物。然而，既然可折叠太空望远镜已经被实现，那么未来所有的太空望远镜都将以韦伯的大胆设计为基础。因此，它就是未来太空望远镜的蓝图。

这将覆盖一系列新的、目前处于概念开发阶段的巨型太空望远镜，如LUVOIR、HabEx、Origins和Lynx。

2.韦伯开启了一个自我组装结构的时代

经过多次大规模的部署和移动，以及成千上万个组件依次正确工作，韦伯望远镜终于在太空中徐徐展开，进入最终形态。这一过程是它在年1月的31天里前往最终目的地的路上完成的。

Elliot说：“韦伯望远镜意味着我们也已经开始研究如何在太空中组装大型结构。在某种意义上，你可以把韦伯望远镜想象成一个望远镜机器人，它可以在轨道上自行组装。”

对于韦伯望远镜来说，马里兰州巴尔的摩市的太空望远镜科学研究所（SpaceTelescopeScienceInstitute）的韦伯任务操作中心（Webb’sMissionOperationsCenter）为它提供了很多来自地面的帮助，甚至连校准软件的每一步操作都有人工参与，但自动化才是太空望远镜的未来。“我们如何让它们的组装过程摆脱人类的协助，实现完全的自动化？我们能否通过操作通用机器人来装配结构？我们能否创造出完全实现自我装配的结构？”Elliot说。“韦伯望远镜是朝着所有这些目标迈出的重要第一步。”

正如麻省理工学院的TESSERAE（用于探索可重构、可适应环境的镶嵌电磁空间结构）项目所设想的那样，除了空间望远镜，这些问题和技术也可能适用于太空模块、太空飞船和空间站，因为我们的物种正在进入星际。

3.太空望远镜将使用遮阳板，而不是冷却剂来降温

现在，NASA年发射的斯皮策太空望远镜（Spitzer）已经耗尽了其三个红外仪器中的两个操作所需的液氦冷却剂的供应。因此，Elliot说:“我们从一开始就提出，韦伯必须是被动冷却式的，这样它就不会在冷却剂耗尽时停止运转。这是红外任务的一个巨大限制——斯皮策的战略性关闭让相关的科学家感到心碎，尽管我们都知道这一天迟早会到来。”

韦伯望远镜的降温是由一个风筝形状的遮阳膜来实现的。这层遮阳膜始终位于望远镜的光学元件和太阳之间，由五层超薄的KaptonE材料与铝和掺杂硅涂层组成，以反射太阳的热量。它的面积比三个网球场还大，还包含铰链、马达、齿轮、弹簧和1,英尺长的电缆。这五层冷却膜的分离和对齐需要至少个释放装置来依次启动。

这很冒险，但很有效。Elliot说：“为了给望远镜提供合适的温度，这种隔热设计做得非常仔细，并且它也实现了这一目标，我们对此感到非常兴奋，现在这项新技术已经被证明是可行的。”

总的来说，韦伯开创了一个高度先进的太空望远镜的新时代，其基本蓝图就包括可以在发射时折叠起来的可折叠式结构、在太空中自我组装，以及在不使用任何冷却剂的情况下冷却这三个元素。

本文作者为福布斯资深撰稿人，文章内容仅代表作者本人观点。