詹姆斯·韋伯空間望遠鏡，這台備受期待的太空望遠鏡、帶有革命性的新望遠鏡，在成本不斷膨脹和幾經延遲發射之後，終於有望隆重登，NASA確認，韋伯望遠鏡的發射可能將於12月22日左右發射，這台望遠鏡的發射，已經推遲了十年之久，造價也大幅超出預算約90億美元。

韋伯望遠鏡在太空中的設想圖。

議員們和科學家們都在擔心，該專案可能會侵佔其他研究領域的資金，但也有許多其他科學家們相信，韋伯望遠鏡的高成本和漫長等待都是值得的。

韋伯望遠鏡的構思靈感來自哈勃太空望遠鏡。 哈勃太空望遠鏡是一台擁有31年歷史的天文望遠鏡，曾拍攝到許多令人驚歎的宇宙星系照片，韋伯望遠鏡彌補了哈勃的不足之處。 到目前為止，還沒有像韋伯這樣的望遠鏡，這台新的天文望遠鏡，預期將從赤道附近的法屬蓋亞那北部發射，當你看到韋伯進入太空時，這是人類的創造力和所有學科力量的集中體現。

這個最新的空間望遠鏡也因為兩個功能而獨一無二。 首先，韋伯望遠鏡很大。 它有一個直徑21.3英尺的主鏡。 這面巨大的主鏡，將使得韋伯望遠鏡成為人類有史以來建造的看得最深遠的望遠鏡。 其次，韋伯望遠鏡採用紅外線觀測宇宙。 紅外線是波長比可見光稍長的電磁波。 所以，韋伯望遠鏡將是太空中唯一一台可以進行遠距離觀測的紅外線望遠鏡。 能力和韋伯望遠鏡最接近的哈勃望遠鏡，主要在可見光範圍內工作，紅外觀測範圍有限。

多虧了韋伯望遠鏡的巨大尺寸和紅外觀測，未來天文學家們將有機會以下面五種方式探索宇宙。

魯賓星系，距離地球2.32億光年之外。

瞭解早期星系的形成和發展

望遠鏡的一個重要用途實際上和時間機器差不多，因為距離就是回顧時間。 研究人員打算使用韋伯望遠鏡的攝像機去”時間旅行”，回到宇宙大爆炸之後早期星系形成的那一瞬間。

當我們在觀察幾光年之外的遙遠星系時，我們看到的並非星系最近的狀態。 以光年為單位的距離，其實就是該星系發出的光到達我們的地球所需要的年數。 例如，離我們最近的星系是大犬座矮星系，距離我們大約2.5萬光年。 因此，大犬座矮星系發出的光，需要經過2.5萬年才能到達地球。 這意味著，當我們觀察大犬座矮星系的時候，我們看到的其實是大犬座矮星系在2.5萬年前的樣子。

科學家們對太空的觀測越深遠，他們能看到的星系越古老。 韋伯望遠鏡是迄今為止觀測距離最遠的望遠鏡，可以發現人類可以觀察到的最早星系。 為了瞭解星系的形成，艾森斯坦等科學家將觀測數個處於不同生命階段的星系，然後將它們的發展時間整合到一起。

韋伯望遠鏡的紅外觀測能力對於觀察這些星系也至關重要。 來自遙遠星系的光會被膨脹的宇宙拉長。 等光線抵達我們的望遠鏡時，光的原始波長會從可見光或紫外線轉變成紅外線。 幸運的是，接受紅外信號正是韋伯望遠鏡的拿手好戲，這是人類第一次在太空使用大型冷望遠鏡來觀測這些紅外波長。

哈勃太空望遠鏡已經成功捕捉到從遙遠星系發出的最藍的光芒中延伸出來的波長最短的紅外線。 而已退役的斯皮策紅外線太空望遠鏡比韋伯望遠鏡要小很多，無法看到遙遠的太空。 韋伯望遠鏡在深入太空和回望太空這兩方面尤其出色，屆時韋伯望遠鏡或可以捕捉到正處於成長過程中的遙遠星系。

系外行星設想圖。 韋伯空間望遠鏡可以讓科學家尋找系外行星上的生命跡象。

尋找其他行星上可能存在的生命化學特徵

如果地球以外存在生命，那麼這些生命會釋放出獨特的化學特徵，例如通過呼出二氧化碳和光合作用產生氧氣，從而改變行星。 分析行星大氣中的化學物質不僅可以幫助科學家們尋找生命，也能讓他們評估一顆行星的宜居性。

韋伯望遠鏡可以檢測紅外波長，以識別太陽系之外的行星——系外行星——大氣中存在的水和甲烷等化學物質。

韋伯望遠鏡上的兩種儀器，可以讓科學家們破解來自太陽系之外的紅外信號波長。 望遠鏡在觀察某一顆恆星時，如果有系外行星搶鏡頭，恆星光的某些能量會下降，並且受影響的能量與系外行星的大氣化學物質相對應。 如果韋伯望遠鏡碰巧在對的時間觀察對的恆星，那麼它可以通過分析恆星光中的光點，來分析該恆星的行星大氣化學組成。

系外行星科學作為一個研究領域的時間並不長。 自1992年首次發現系外行星以來，科學家們已經在宇宙中發現數千顆奇異的星系，它們無處不在。

但是，人類對這些系外行星的瞭解，也只是停留在知道它們的存在而已。 基於當前的技術，比如哈勃望遠鏡或其他地基紅外線望遠鏡，對我們感興趣的新系外行星進行紅外光譜分析十分困難。 與韋伯望遠鏡相比，哈勃望遠鏡的紅外能量帶要窄很多。 地基望遠鏡則會受到地球大氣的影響，地球大氣層本身也會吸收和分散紅外光。 另外，地球也會發出背景紅外輻射，會淹沒來自深太空的微弱信號。 但是，在太空中，韋伯望遠鏡不會有這些煩惱，同時韋伯望遠鏡還將用來研究各種木星或海王星大小的系外行星。

哈勃望遠鏡在可見光（左）和紅外線（右）下觀察到的鷹星雲中的”創生之柱”看起來截然不同。 韋伯望遠鏡的紅外觀測可以讓科學家們透過恆星搖籃的塵埃面紗，捕捉恆星形成的畫面。

觀察恆星的誕生

恆星的誕生之地滿是塵埃。 儘管拍攝出來的照片確實瑰麗壯觀，但當科學家們以可見光觀察這些雲團時，塵埃會阻止科學家們一探雲團中心的究竟。 好在恆星發出的紅外光可以穿透塵埃，讓科學家得以有新的辦法去探索曾經的畫面。

紅光在地球大氣塵埃中的穿透能力優於其他波長更短的藍光，相同的原理也解釋了為什麼紅外光比可見光在塵埃籠罩的星系中穿透得更遠，如果你看落日，你會發現此時的太陽要比白天的時候更紅彤彤，原因是一樣的。

但是，哈勃望遠鏡有限的紅外觀測能力只是觸及恆星形成研究的皮毛而已;韋伯望遠鏡更廣泛的紅外觀測範圍可以讓科學家們更深入地觀測塵埃。

恆星誕生於塵埃最密集之處，那裡也最難看透。 但得益於韋伯望遠鏡的高紅外靈敏度和驚人的解析度，科學家們或許能夠透過塵埃，以前所未有的細節辨認這些”繈褓中的”恆星。 或許，韋伯望遠鏡還能幫助科學家弄清楚塵埃是如何孕育出恆星的，以及恆星為何以星團的形式形成，還有行星是如何圍繞一顆恆星形成的。

M87星系中央的超大品質黑洞，這是人類史上第一個捕捉到的黑洞影像。 韋伯望遠鏡可以幫助科學家觀察圍繞黑洞運行的恆星。

從不同的角度研究黑洞

任何東西都無法逃離黑洞，光也 不行;所以從技術上來講，黑洞是看不見的。 不過，我們可以看到圍繞黑洞運行的各種物體——恆星、塵埃和整個星系。 為了研究黑洞，科學家們仔細觀察了這個恆星樂園，類似於通過研究陰影來瞭解投下陰影的物體。

過去，科學家們曾使用X射線望遠鏡來研究黑洞的特點物理類型。 這些望遠鏡觀察的是溫度高達數百萬度且足以產生X射線的現象，比如恆星在太靠近黑洞時被猛烈地撕碎等。 韋伯望遠鏡的紅外儀器可以讓科學家們觀察黑洞角落裡發生的其他事件，特別是較低溫度的氣體和恆星在黑洞周圍的活動。

恆星聚集的地方是一片塵埃;幸運的是，韋伯的紅外線眼睛可以穿透塵埃，提供寶貴的數據，來幫助科學家們瞭解黑洞周圍恆星的溫度、速度和化學組成。 科學家們然後可以用這些數據來瞭解更多關於黑洞品質和大小的資訊，以及黑洞如何吞噬恆星的資訊。

出人意料的其他發現

就尺寸、靈敏度和波長範圍而言，韋伯望遠鏡獨一無二。 所以，韋伯望遠鏡有很大機會，可以為科學家們帶來他們從未見過的東西，或許是完全顛覆現有宇宙理論的現象。

許多科學家都在祈禱韋伯望遠鏡成功發射一樣，他們等不及想看到韋伯望遠鏡進入太空。 很多人從2001年開始參與韋伯望遠鏡的構想，他們希望在自己決定退休之前，可以看到這一切的塵埃落定。