【抬頭望星空】劉志安／太空接力

準備退休的哈伯太空望遠鏡

哈伯太空望遠鏡自1990年4月24日發射升空，至今已運轉超過三十一年半，對人類研究天文的貢獻卓著。它完成超過一百五十萬次觀測任務，讓世界各地的天文學家透過它產生一萬五千篇以上的科學論文。哈伯太空望遠鏡前後一共進行了五次維護任務，於2009年完成最後一次的設備更新後，美國太空總署（NASA）就不再派遣太空人前往維修、更新設備以及抬升它的運行軌道。韋伯太空望遠鏡將升空接替它的任務，直到它竭盡最後一絲氣力、失去功能後，NASA將會讓哈伯太空望遠鏡脫離軌道，重返大氣層中進行燒毀。

然而，韋伯太空望遠鏡的發射計畫卻一再延遲，預算也不斷地追加再追加。苦命的哈伯遲遲等不到接棒者上來，只能繼續孤單地、努力地苦撐。今年六月中旬，哈伯的電腦出現未知問題而離線進入「安全模式」，地面中心持續搶救，經過一個多月後總算讓電腦復活，完成儀器校準並繼續工作。而眾人引領期盼的韋伯太空望遠鏡，則預定今年12月24日完成發射。

接棒者韋伯太空望遠鏡

韋伯太空望遠鏡的造型設計相當特別，它的主鏡面由十八面正六邊形的小鏡片以蜂巢式組合成一面直徑6.5公尺的大鏡面，光是鏡面就將近有三層樓高，集光力將約是哈伯望遠鏡的六倍多，對遙遠的天體影像有更好的解析能力。主鏡的基座是一個多層、可展開的遮陽簾，會像盾牌般直面太陽，以隔絕來自太陽的光和熱。基座發射升空後會慢慢地拉伸展開，造型如一艘大船，而主鏡則像這艘船的船帆。

韋伯的鏡面是用稀有的鈹金屬打造，鍍上24k黃金，它主要觀測的波段是近紅外線，也可以看到橙色、紅色的可見光，以及中紅外區域。之所以如此設計，主要有三個原因：一，過去這個波段很難從地面或現有的太空望遠鏡（如哈伯）研究。二，冰冷的物體，如原恆星的碎屑盤和其行星（正在形成中的恆星系統），在紅外線中的輻射最強，要用這個波段才容易看到。三，由於宇宙正在膨脹，距離我們愈遠的天體遠離我們的速度愈快，因此它們的光譜會往紅外線偏移（稱為光譜紅移），紅移愈大的表示距離愈遠、遠離的速度也愈高，稱為「高紅移天體」。過去哈伯的設備只能看到部分近紅外線的紅移天體，那些更遙遠的高紅移天體，則需要可以觀測中紅外光譜的設備和更巨大的口徑，才能看得到，所以這項任務就由韋伯望遠鏡來接續。

韋伯升空後將不會像哈伯或是其他人造衛星那樣繞行地球運轉，且更不同於一般的人造衛星距離地面只有數百公里高（哈伯的軌道高度也不到六百公里），而是部署到地球繞日軌道外側，距離地球將近一百五十萬公里外的「第二拉格朗日點」的位置（L2）。「拉格朗日點」一共有五個點，L1到L5，它又稱為「平動點」，是一個可以忽略質量的小物體，在兩個大天體間的引力作用下，在太空中相對於兩大天體間可以保持靜止的五個位置點。簡單來說，就是兩個天體間的萬有引力與離心力在拉格朗日點是平衡的。因此，把韋伯望遠鏡部署在這邊的好處，是它不必繞行地球，並且可以跟著地球同步一起穩定地繞行太陽運轉。

哈伯未來還可以用多久是個未知數，在韋伯望遠鏡升空後它算是光榮退休，交棒給新一代接手，繼續帶領人類探索浩瀚無垠的宇宙。

原文轉載自：2021/12/18 聯合報／ 劉志安