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超乎想像的視野：韋伯望遠鏡如何捕捉比哈勃更微弱的光？
韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope, JWST）於2021年啟用，旨在進行紅外天文學研究，其尺寸和技術都超越了前任的哈勃太空望遠鏡。韋伯望遠鏡的主要任務是觀測距離遙遠、年齡久遠或光線微弱的宇宙物體，讓我們得以探索宇宙的奧秘，從早期星系的形成到潛在可居住外星行星的大氣組成。
韋伯望遠鏡擁有哈勃的2.7倍鏡面直徑，提供了更強大的光收集能力。
此望遠鏡的主鏡由18個六角形的鏡面組成，經金鍍處理，總直徑達到6.5米，相較於哈勃的2.4米，這使得韋伯的光收集面積達到約25平方米，是哈勃的六倍。儘管尺寸更大，韋伯所產生的影像卻與哈勃的清晰度相似，因為它主要觀測長波紅外光譜。
長波長的光譜需要更大的信息收集面積，這使韋伯能夠觀測到哈勃看不見的對象。
韋伯望遠鏡於2021年12月25日從法屬圭亞那的庫魯發射，隨後於2022年1月抵達距離地球約150萬公里的太陽-地球L2拉格朗日點。在2022年7月11日首次公開的影像中，韋伯展示了其無可比擬的觀測能力，並顯示了自宇宙大爆炸以來最早的星系和星星。
韋伯的設計靈感源於1960年代的NASA行政長官詹姆斯·韋伯。與哈勃不同，韋伯主要觀測從長波長可見光到中紅外光的範圍。這使它特別適合觀測高紅移的物體，因為隨著宇宙的膨脹，這些物體的可見光都已經被紅移到紅外範圍。
韋伯可以檢測到比哈勃更微弱的物體，甚至可追溯到大爆炸後的180萬年。
韋伯望遠鏡的成功在於其高度的科學儀器和精密的設計。其集成科學儀器模塊包含四種科學儀器，其中包括近紅外相機（NIRCam）、近紅外光譜儀（NIRSpec）、中紅外儀器（MIRI）以及精確導引傳感器（FGS），這些儀器的設計旨在捕捉宇宙中最微弱的光。特別是，MIRI能在中紅外範圍內進行觀測，並且要求其工作溫度必須低於6K以維持探測器的靈敏度。
韋伯的觀測地點特別設計為過渡到太陽-地球系統L2的環繞軌道，這種設計確保其始終保持在與太陽、地球和月球的同一側，這樣能持續保持其科學儀器的低温性能。大量的太陽護罩設計充分隔離了所有來自太陽、地球和月球的熱輻射，使得恆星的微弱光線得以更好地被捕捉。
韋伯的五層太陽護罩是保持其在50K以下運行的關鍵，這一點在紅外觀測中是至關重要的。
另外，韋伯的設計也考慮到了將來的維修問題。儘管目前不打算在太空中進行維修任務，但NASA在設計過程中為潛在的遙控維修任務保留了一些設施。
韋伯望遠鏡的到來標誌著天文學的另一個新時代，它不僅提升了我們對宇宙早期歷史的認知，也擴展了我們觀測的可能性。在未來，韋伯望遠鏡是否能揭示更多關於宇宙的奧秘，並助力我們發現其他生命存在的證據呢？
