恆星編號：HD84406，距離：258.5光年，位置：大熊座。這就是韋布太空望遠鏡看到的第一顆恆星。在達到目標位置不到兩週，韋布望遠鏡的調試和校準就已經初見成效：

望遠鏡上的近紅外相機首次捕捉到了第一縷星光，並且和模擬實驗符合得很好：

這第一縷星光就是由18個未對齊的鏡片拍到的18個光點的合集，它們都是HD84406的圖像。

而韋布望遠鏡接下來的任務就是把這些散落的點化零為整。

這話說起來很簡單，但是實際上異常艱難，並且需要極高的精度：讓18個鏡片在光波長量級上相互配合，範圍只有50nm。

打個比方來說，如果整面主鏡的面積和美國一樣大，那麼要把18個鏡子校準到高度差不超過3.8cm。

這得什麼樣的微操才能做到？我們來看看韋布望遠鏡調試的全過程。

調試七步

在接下來的三個月內，韋布望遠鏡會經曆七個調試步驟，分別為：各部圖像識別、各部對齊、圖像集中、粗略相位調整、精細相位調整、其他儀器對準、最終校正。

這些步驟可以按功能分為三類：圖像對齊、相位對齊、最終校正。

其中圖像對齊，簡單來說就是是將分立的18片鏡子“擰成一股繩”，而不是像剛才看到的圖像那樣，每個鏡片還是自顧自地拍照。

為了合眾為一，韋布望遠鏡需要憑藉自身高精度的鏡面校準能力來對齊主鏡，每次移動的距離可以精確到一根頭髮絲直徑的萬分之一。

從鏡面的角度來看，理想的效果是這樣的：18個鏡片逐漸組成一個完整的凹面鏡，把光線都匯聚到一點上。

而從圖像的角度來看是這樣的：

鏡面各部分的調整會按照A（黃色）-B（綠色）-C（青色）的順序將圖像都匯聚到一起。

但是只有這些還是不夠的，圖像對齊之後，這18個鏡子還需要對相位進行三輪粗調試和細調試。

這個階段的調試總的來說就是將難以觀測的誤差轉化為其他易於觀測的形式。

例如相位的粗調試就是把不同鏡面的錯位距離轉化為下圖中柵格的傾角，以便判斷誤差。

像上圖中的上排照片，模擬的就是兩片鏡面高度上相差了-100um的情況。

而當柵格朝另一個方向傾斜到一定角度時，代表兩片鏡面高度上相差了+20um。

在每輪相位粗調試之後，韋布望遠鏡還會利用內置的特殊光學元件對鏡面進行細調試。

這次是把誤差轉化為圖像的明暗來判斷。

這個步驟首先通過引入一些散焦量把圖像模糊掉（下圖上排），然後觀察鏡面的明暗情況（下圖下排）。

那些非常亮或者非常暗的鏡面就是需要較大調整的地方。

最後，韋布望遠鏡中的其他儀器也需要根據近紅外相機對準的位置進行調試。

每種儀器還會在多個地方不同場點測量誤差，也是利用明暗的不同來判斷誤差的大小：

在所有的步驟都完成之後，韋布望遠鏡還需要視情況重複進行上述的某個步驟，直到主鏡中的所有殘留的誤差都清除殆盡。

因此，在這個階段，韋布望遠鏡拍出的照片可能並不如你之前看到的圖片那樣漂亮。

但是，等到今年夏天，所有校準和調試都完成之後，它拍攝的第一張照片一定值得期待。

參考鏈接：

[1]https://blogs.nasa.gov/webb/2022/02/03/photons-incoming-webb-team-begins-aligning-the-telescope/

[2]https://www.youtube.com/watch?v=_2zQiWeXTg4&t=3s

來源：量子位