例如 ， 它能够看到更暗更古老的天体 ， 甚至可以追踪到宇宙中第一批星系形成的痕迹 ， 投入工作后将会极大提升人类红外天文学的相关研究 。
前所未有的造价和划时代的意义 ， 也让这个望远镜“荣幸”地以NASA（美国国家航空航天局）第二任局长詹姆斯·韦伯命名 。詹姆斯·韦伯于1961-1968年在任 ， 领导了NASA最辉煌的阶段 。在这一时期 ， NASA曾获得空前绝后的资金支持 ， 不仅推动了水星计划、双子座计划、阿波罗登月计划、先锋计划、水手/旅行者计划等一系列大型项目的开展 ， 也为美国在航空航天领域的人才技术优势打下坚实基础 。
造价100亿美元 ， 这些钱都花在了哪里？
虽然100亿美元看起来很多 ， 但实际上对于研制詹姆斯·韦伯这样的顶级望远镜的项目来说 ， 并不能说非常宽裕 ， 至少不是大家想象中的想怎么花就怎么花 。没办法 ， 前沿科学研究就是这么“烧钱” 。
为了获得更好的观测能力 ， 詹姆斯·韦伯在各项方面都进行了升级、更新 ， 可以说每笔钱都用在了刀刃上 。
1、更大口径的镜片
光学和红外望远镜的核心是镜片 ， 其口径与观测能力成正比 ， 但也需要更高成本 。相比此前最大的哈勃望远镜 ， 詹姆斯·韦伯的镜片口径从2.4米提升到了6.5米 ， 集光面积也从4.5平方米攀升到了25.4平方米 。
需要注意的是 ， 口径增加带来的整体难度和造价提升并不是线性增长关系 ， 光是这一项 ， 就直接决定了詹姆斯·韦伯的预算远超哈勃 。
人类、哈勃望远镜主镜和詹姆斯·韦伯主镜的大小对比（图片来源：NASA）
镜片太大 ， 几乎很难整体制造 ， 不仅失败风险大、材料成本极高 ， 也势必带来整体质量和体积的攀升 ， 甚至远超人类现有火箭的发射能力 。因此 ， 詹姆斯·韦伯的镜面设计选择了拼接方案 ， 由18面一模一样的六边形组成 ， 发射时折叠起来 ， 进入太空后再拼接到一起 。
2、堪称“鬼斧神工”的镜面材料
詹姆斯·韦伯在制造、发射和工作时要面临截然不同的温度环境 。特别是它的核心器件工作温度已非常接近绝对零度 ， 对镜面材料的要求极高 ， 因此需要同时具备抗弯刚度高、热稳定性好、热导率高、反射率高、密度低、温度形变小、性质不活泼等特点 。
而在精度要求上 ， 最后镜片成型的制造加工精度要达到10纳米级别 ， 这个要求所允许的误差相当于一张A4纸厚度的万分之一！而且在进入太空后 ， 整体拼接和镜片姿态控制的精度也要达到同等水平 。
综合上述要求 ， 詹姆斯·韦伯的镜片主要材料选择了碱土金属铍 ， 10纳米几乎就是几十个铍原子并排摆在一起的宽度 ， 这是接近“鬼斧神工”级别的制造加工工艺要求 。
3、一把屏蔽热量的“太阳伞”
远离地球 ， 不代表能彻底摆脱地球的干扰 ， 詹姆斯·韦伯还要面对太阳光和地球反射光/热辐射的干扰 。为此 ， 它需要背上一个大大的“太阳伞”来屏蔽热量 ， 并使用主动冷却系统维持核心部件接近绝对零度的工作环境 。
遮阳板总共有五层 ， 都要精准打开（图片来源：NASA）
按照设计要求 ， 这把伞需要提供300摄氏度以上的温度屏蔽效果 。这相当于一面是高温油炸 ， 另一面却是冰天雪地 。它的每一层材料主要由聚酰亚胺、硅膜和铝膜构成 ， 首层最厚也仅为50微米 ， 比人类头发丝直径还小 ， 而中间层仅为25微米 。
更大的难度还在后面——这把“太阳伞”如何顺利展开？
“太阳伞”每一层的面积约300平米 ， 在发射时会被塞进火箭里剧烈振动 ， 进入太空后要在激光引导下让100余个小型拖车带着逐层展开 。难度可想而知 ， 这无疑是人类历史上最厉害的一个遮阳板 。
整体来看 ， 詹姆斯·韦伯需要的都是最先进的科技 ， 且各种研发都是“孤品” ， 它既没有备份 ， 也不会量产 ， 必须保证100%成功率 。除此以外 ， 还要经过一系列极高成本的测试和维护 。这些因素累加在一起 ， 让它的预算迅速攀升到了100亿美元级别 。
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