新智元报道
编辑：好困 David 时光
【新智元导读】情人节之际，韦伯送来了一枝18星「黑玫瑰」——1张由18个镜面拍摄的同一颗恒星。
2月11日，价值百亿美元「鸽王」詹姆斯·韦伯太空望远镜，传回了TA拍摄的第一张照片！
不好意思，放错了，刚刚这张是韦伯的「自拍」。
接下来这张糊如马赛克的图，就是韦伯的「第一张照片」了。
别看这张「十八星图」平平无奇，其实这看似毫不相关的18个光点都来自于同一颗恒星——HD 84406。
不过由于还没有进行调整，韦伯望远镜蜂窝状的18面主镜现在正处在「各自为政」的状态。
于是，18个独立的望远镜也就生成了18张恒星的照片。
当然了，这张「十八星图」仅仅是韦伯望远镜进一步对准和聚焦的开始。
情人节的工具人——HD 84406
HD 84406位于大熊座，在拉丁语中意为「大熊」。「北斗七星」实际上是大熊星座的一部分，确切的说是「熊尾巴」。
这颗恒星的视星等约为6.9，肉眼无法看到。要看到星星，需要配备高倍双筒望远镜。
恒星84406位于北斗七星附近的大熊星座，距离地球约260光年
在本次校准的准备阶段，NASA在推特上发文，就透露了将选择该星作为成像的目标星。
在校准过程中，从每个主镜收集的光被反射回韦伯的次镜，然后使用望远镜的关键成像仪器之一近红外相机NIRCam进行测量。
该传感器将在望远镜的整个校准过程中使用，以确定和纠正任何光学误差。
完成这个任务主要挑战有两个：
- 确认NIRCam已准备好收集来自天体的光
- 让18个主镜中的每一个都能识别来自同一颗恒星的光
显然，收集用于生成图像的「马赛克」并不简单，整个过程持续了近25个小时。
韦伯望远镜从2月2日便已经开始了这张图像的捕获。
在经过了156个不同指向位置的调整，并使用NIRCam的10个探测器生成了1560张图像之后，韦伯望远镜总计生成了54GB的原始数据。
每张图像都按照捕获的顺序进行标记
在这个过程中，前6小时的16次曝光中就确定了每个镜像段中定位目标恒星。
随后是将这些图像拼接在一起，生成一张20亿像素的超大图像。
而我们看到的这张图只是那张超大图中心的一小部分。
在接下来的一个月左右的时间里，NASA团队将逐步调整镜片的位置，直到18幅图像全部汇聚成为一颗清晰的恒星。
有趣的是，韦伯望远镜在其服役后期将无法再次观测到HD 84406。
因为望远镜在调整完毕之后，这颗恒星就会变得过于明亮。
不得不说，对韦伯望远镜的校准和调试是一个大工程，预计耗时三个月。
NASA将整个调试和对准过程分为七个阶段，本次产生「十八星图」只是完成了其中的第一阶段。
据NASA介绍，这七个调试阶段分别是：
- 分段图像识别
- 段对齐
- 图像堆叠
- 粗定相
- 精细相位
- 仪器视场上的望远镜对准
- 迭代对齐以进行最终校正
「鸽王」开工大吉
2021年12月25日，历时25年研发，100亿美金打造的詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）终于升空！
它将成为人类的「第二只眼」，不仅为了仰望星空，更是为了探究神秘宇宙与人类文明的本质连接。
新一代太空望远镜得名于美国宇航局第二任局长詹姆斯·韦伯（James Webb），以纪念他对阿波罗登月计划做出的重要贡献。
詹姆斯·韦伯太空望远镜其实早在1989年便开始了筹划，正式的工作开展是在1996年。
虽说研发25年，但从最初构想到发射历经30余年，因此韦伯望远镜被许多人戏称为「鸽王」。
韦伯是史上第一款超级红外线太空望远镜，也是目前发射最大的太空望远镜。其口径达到了6.5米，并由18块六边形镀金晶片拼接而成。
理论上，韦伯太空望远镜的太空观测能力是哈勃空间望远镜的100倍。能看到波长范围在600-28500nm的光线（可见光——中红外光）。
1月8日，主镜展开，部署工作全部完成。
韦伯望远镜在结构上已经完全展开，副镜三脚架和两个主镜翼都已就位。
1月24日，抵达第二拉格朗日点L2。
经过297秒的调整，韦伯完成了的最后一次轨道修正。
由此，韦伯也进入了其围绕第二个太阳-地球拉格朗日点的最终轨道，即L2，距离地球近100万英里。
2月2日，为期三个月的对准过程开始。
韦伯的主镜由18个独立的镜段组成，需要作为一个单一的高精度光学表面一起工作。
为此，各个镜子之间需要相互匹配相同波长的一小部分光——大约50纳米。
2月10日，「冷面」仍在继续冷却中。
预计主镜将冷却到50开尔文以下（约-223摄氏度），而近红外仪器将达到约40开尔文（约-233摄氏度）。
这朵宇宙玫瑰，只送给你！
1990年4月，哈勃望远镜在肯尼迪航天中心成功发射，执行观察太空任务30余年，不负使命地展现了「最美宇宙」。
那么，对比哈勃，韦伯有哪些关键进步呢？
科学家与工程师们在吸取哈勃经验的基础上，现在，他们「站在巨人的肩膀上」，对韦伯太空望远镜的要求更高、期待更大。
揭示更深处的宇宙奥秘
时间回到2011年4月20日，在哈勃望远镜21岁生日之际，它拍下了一张来自3亿光年以外的Arp-273「玫瑰星系」，美轮美奂！
一个巨大的星系相互缠绕，成螺旋状，构成了美丽的「玫瑰花瓣」；另一个相对较小的星系则侧身，构成了「玫瑰花枝」。它像宇宙中一朵盛开的巨型「玫瑰」，自带光芒，又位于仙女座，因此，科学家将其称之为「玫瑰星系」。
星系是宇宙的主角，是整个宇宙最主要的组成部分，正是因为星系的存在，才使得生命和色彩有了存在的可能。由于宇宙演化的各异性，星系的形状也并不统一，有螺旋星系、椭圆星系和其它不规则星系。
「玫瑰星系」是哈勃望远镜的宽视场照相机3号拍摄的，使用了3个滤色镜，于2010年12月17日拍下。
2011年4月24日刚好是哈勃望远镜的21岁生日，NASA用这张照片为哈勃庆生。
十年后的2021年4月，NASA在Instagram上再次贴出了这张照片，「这朵宇宙玫瑰，只送给你！」
该帖子再次吸引了 NASA 的追随者，点赞超过18万。
有用户希望「可以将这朵闪闪发光的玫瑰永远留在身边」。
还有的用户留言将玫瑰送给了自己的爱侣，并表白说「我爱你」。
据介绍，这张照片中的星系 Arp 273 由两个螺旋星系组成 - 较大的一个称为 UGC 1810，另一个位于其下方的星系称为 UGC 1813，位于仙女座。
此次「接棒」老前辈的韦伯望远镜，究竟比哈勃强在哪里？
首先是观测光谱的范围。
哈勃望远镜是用来探测可见光和紫外光的。处于形成早期的星系确实会发出可见光，但由于观测距离太长，可见光的波长会因「红移」被拉伸到电磁光谱的红外部分，相当于红外光。
韦伯望远镜设计专注于从0.6到28微米光谱的红外部分，能够聚焦于红外明亮的物体，如极其遥远的星系。
从身材上看，韦伯望远镜也要比前辈哈勃要大得多。
哈勃望远镜长13.2米，最大直径为4.2米，孔径（能够接收光线的部分）为2.4米。
韦伯望远镜遮阳板约22米x12米，孔径为 6.5 米。
另外，韦伯望远镜更善于观测早期宇宙的形成。
早期恒星和星系形成之谜一直困扰着大家，韦伯望远镜将为早期宇宙观测提供最佳视角。当涉及到遥远的星系时，哈勃望远镜的长波观测能力不再凑效，导致探测结果不确定。
有科学家认为，韦伯望远镜可以解决这个问题，确切地说，可以看到宇宙大爆炸2.5亿年后的星系形成。
现在，韦伯望远镜可以探测到红外线光，这使得它可以窥视到以前从未被探索的领域，来自宇宙最遥远的星系、被尘埃包裹的新生恒星以及太阳系外行星等天文现象。
不仅如此，它还将发现来自宇宙深处的最微弱热信号，这就是为什么它要求在极低的温度下工作，韦伯的遮阳板正是达到这种低温的关键。
「在太空中打开韦伯的遮阳板是一个不可思议的里程碑，对整个任务的成功至关重要，韦伯望远镜的天文部署是历史性的成功。」韦伯项目主管Gregory L. Robinson（格雷戈里 L. 罗宾逊）说。
对比哈勃望远镜主要用来探测可见光和紫外光，韦伯望远镜则可以探测红外光，且探测精读大大提升，将达到2000x2000的光学像素。
这对于宇宙远距离成像十分重要，透过尘埃，直达恒星区域，韦伯望远镜可以精确计算星系年龄和化学成分，其长波观测能力还有望观察到早期宇宙的形成。
身处更合适的观测点L2
1月24日，韦伯太空望远镜抵达第二拉格朗日点。
「L2有一些独特的特性，使其成为执行天文任务的理想选择」 欧洲航天局(ESA)韦伯航天器运营经理David Milligan说。
一方面，太阳、地球和月球的联合引力起到了平衡作用，可以用最少的燃料保持航天器位置固定，也被称作「悬停」，它是一个特殊的空间重力稳定点。
另一方面，韦伯可在此不受阻碍地观看大部分天空，太阳、地球和月球均保持在同侧背后，打开遮阳板，韦伯可以在温度、光线恒定的环境下工作。
韦伯进入L2轨道，大约每隔6个月，绕L2点运行一圈。
此前的太空望远镜都是绕着地球运行，会导致地球的阴影窜入观察任务，观察视野受影响；加之，来自地球的热量辐射，温度忽冷忽热，使科学仪器运行不稳定。
韦伯望远镜将以前所未有的宇宙观给太空科学带来一场革命。
1990年，哈勃成为世界上第一个太空望远镜，它给我们送来了3亿光年的「玫瑰星系」，极大地打开了人类文明的视野。
32年过去，韦伯是人类史上迄今最大的太空望远镜，它刚一「睁眼」，就以一支惊艳的「黑色玫瑰」馈赠世人。
参考资料：
https://blogs.nasa.gov/webb/2022/02/11/photons-received-webb-sees-its-first-star-18-times/
https://www.youtube.com/watch?v=QlwatKpla8s
