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導(dǎo)讀：亞利桑那大學(xué)天文學(xué)教授瑪莎·里克（Marcia Rieke）是韋伯望遠(yuǎn)鏡近紅外相機(jī)（NIRCam）的負(fù)責(zé)人（“主要研究者”，principal investigator），在韋伯望遠(yuǎn)鏡的首批成果公布后，她與觀察者網(wǎng)科普作者岑少宇談了一些自己的見解。

觀察者網(wǎng)：對于大多數(shù)受眾來說，韋伯望遠(yuǎn)鏡和哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的深空圖像看起來很相似。作為天文學(xué)家，您可以從圖像中了解到什么？

瑪莎·里克：這些圖像看起來很相似，但實(shí)際上它們攜帶的信息非常不同。哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的圖像，顯示的是物體在可見光波段的樣子，韋伯望遠(yuǎn)鏡拍攝的圖像展現(xiàn)的是紅外光。通過比較在這些不同波長范圍內(nèi)的物體的亮度，我們可以了解到很多事情。對于遙遠(yuǎn)的星系，我們可以估計(jì)它們到底有多遠(yuǎn)，而從韋伯所拍圖像的亮度，我們可以估計(jì)星系的質(zhì)量。

近紅外相機(jī)的探測器之一，圖片來源：亞利桑那大學(xué)/NASA

近紅外相機(jī)的四個(gè)探測器組裝在一起，外部的黑色擋板可以阻止光線射到任何能反光的表面，例如探測器的邊緣。圖片來源：亞利桑那大學(xué)/NASA

近紅外相機(jī)的光學(xué)路徑與對應(yīng)實(shí)物

觀察者網(wǎng)：探測遙遠(yuǎn)星系與研究宇宙早期的情況密切相關(guān)，為什么了解宇宙或恒星的起源對人類很重要？

瑪莎·里克：任何仰望天空，并思索為什么宇宙看起來是這樣的人，都會(huì)知道這個(gè)問題的答案。人類對我們自己如何產(chǎn)生，對太陽系和銀河系如何產(chǎn)生、并給我們提供這樣的環(huán)境，都充滿好奇。

觀察者網(wǎng)：韋伯望遠(yuǎn)鏡集成了許多新技術(shù)，有沒有哪個(gè)讓你印象最為深刻？

瑪莎·里克：我對任何單一的新技術(shù)都沒有多么深刻的印象，但韋伯團(tuán)隊(duì)能將所有這些技術(shù)結(jié)合在一起并使它們運(yùn)行良好，這樣的表現(xiàn)更讓我印象深刻。望遠(yuǎn)鏡和儀器工作得比預(yù)期要好，這表明各項(xiàng)新事物正在出色地協(xié)同工作。

觀察者網(wǎng)：要能夠協(xié)同工作，首先可能需要解決溫度問題，近紅外相機(jī)是如何降溫的？如果不降溫，它在軌道上會(huì)達(dá)到多少溫度？

瑪莎·里克：近紅外相機(jī)通過散熱器把熱量散到宇宙空間里，可以維持在約-233攝氏度。如果沒有散熱系統(tǒng)，近紅外相機(jī)的溫度會(huì)與室溫相當(dāng)。

固定ISIM散熱器（FIR，F(xiàn)ixed ISIM Radiator，ISIM即“科學(xué)儀器整合模塊”，Integrated Science Instrument Module）安裝在主鏡背后，近紅外相機(jī)散熱器是FIR的一部分。圖為FIR的安裝過程，圖片下方即為倒扣的主鏡，圖片來源：Ball Aerospace

中紅外探測器（Mid-Infrared Instrument，MIRI）需要更低的工作溫度，因此由圖中的制冷設(shè)備支持，圖片來源：NASA/JPL-Caltech

觀察者網(wǎng)：在開始工作前，校準(zhǔn)至關(guān)重要，近紅外相機(jī)使用恒星HD84800作為參考點(diǎn)，這樣做有什么好處嗎？

瑪莎·里克：我們使用恒星HD84800是因?yàn)樗诘倪@片區(qū)域方便韋伯望遠(yuǎn)鏡觀測，而且它足夠明亮，靠觀察它就可以展現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡校準(zhǔn)的細(xì)節(jié)。

校準(zhǔn)階段拍攝的圖像之一，刊載于7月18日的《自然·天文學(xué)》上。盡管形狀奇怪，但工程師知道此類情況下如何調(diào)整，因此并不擔(dān)心。圖片來源：NASA

校準(zhǔn)階段，18面鏡子對同一恒星的成像，圖片來源：NASA

觀察者網(wǎng)：其他探測器也有獨(dú)特之處，比如近紅外光譜儀（NIRSpec），據(jù)報(bào)道它可以同時(shí)觀測100個(gè)物體，這是如何實(shí)現(xiàn)的？

瑪莎·里克：近紅外光譜儀確實(shí)很神奇。它的微快門狹縫對應(yīng)約0.2角秒寬的天空，實(shí)際的尺寸大約相當(dāng)于人的頭發(fā)的直徑，通過電磁控制。

每個(gè)微快門（microshutter）長200微米，寬100微米，圖片來源：NASA

每個(gè)陣列上排列365乘以171個(gè)微快門，尺寸與郵票相當(dāng)，共有四個(gè)陣列，近25萬個(gè)微快門，圖片來源：NASA

通過磁力臂的移動(dòng)控制微快門開合，圖片來源：jwst-docs.stsci.edu

觀察者網(wǎng)：下面想回顧下研發(fā)的過程。你曾提到過1998年NASA發(fā)表公告，邀請科學(xué)家們參與對韋伯望遠(yuǎn)鏡的頭腦風(fēng)暴，討論其任務(wù)設(shè)定。2001年，NASA再次發(fā)表公告，提供機(jī)會(huì)來參與之后實(shí)際上研發(fā)了近紅外相機(jī)的團(tuán)隊(duì)?？瓷先ト甑臎Q策時(shí)間并不長，不過最終花了20年來完成這一任務(wù)，為什么需要這么久？

瑪莎·里克：第一份公告實(shí)際上是邀請科學(xué)家加入咨詢委員會(huì)。委員會(huì)最終的建議是應(yīng)當(dāng)加入中紅外探測器（MIRI），同時(shí)為其他探測器設(shè)定了性能要求。第二份公告提供的機(jī)會(huì)則是領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計(jì)、建造近紅外相機(jī)。

建造韋伯望遠(yuǎn)鏡花這么多時(shí)間的原因是，許多技術(shù)需要開發(fā)，同時(shí)有些問題會(huì)冒出來，因?yàn)樵谘邪l(fā)過程中我們也會(huì)犯錯(cuò)。

觀察者網(wǎng)：在這20年里，技術(shù)和團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該也會(huì)有不少變化吧，你如何協(xié)調(diào)團(tuán)隊(duì)，與其他人合作？如何跟上技術(shù)的發(fā)展？這一項(xiàng)目對你的學(xué)術(shù)生涯帶來了什么改變？

瑪莎·里克：整個(gè)韋伯望遠(yuǎn)鏡的團(tuán)隊(duì)在20年間發(fā)生了一些變化，但近紅外相機(jī)團(tuán)隊(duì)基本保持不變。當(dāng)我們確定了近紅外相機(jī)的最終設(shè)計(jì)后，就沒有再改變過技術(shù)。我們確實(shí)必須進(jìn)行一些更改，因?yàn)橐恍┰筒考谋憩F(xiàn)，沒有像我們預(yù)期的那樣。

這一項(xiàng)目改變了我的學(xué)術(shù)生涯，因?yàn)槲一ǜ俚臅r(shí)間從事其他研究，但我仍然定期進(jìn)行教學(xué)以及指導(dǎo)學(xué)生。

觀察者網(wǎng)：最后讓我們再回到一些公眾的看法上。韋伯望遠(yuǎn)鏡的首批成果引發(fā)了很多關(guān)注，但有些人可能只是贊嘆照片的宏偉、美麗。從藝術(shù)角度說，事件視界望遠(yuǎn)鏡（Event Horizon Telescope）黑洞的第一張圖像據(jù)稱已被收入在紐約的現(xiàn)代藝術(shù)博物館。哈勃望遠(yuǎn)鏡的一些照片也在那里陳列。韋伯望遠(yuǎn)鏡拍攝的圖像也會(huì)得到這樣的認(rèn)可嗎？畢竟，藝術(shù)有點(diǎn)像科學(xué)，時(shí)間上的“第一”往往也是重要的。韋伯只是一個(gè)“不同的哈勃”“更好的哈勃”，還是可能在文化史和技術(shù)史上都超越哈勃？

瑪莎·里克：我想隨著時(shí)間的推移，我們會(huì)看到韋伯望遠(yuǎn)鏡超越哈勃。它很可能會(huì)拍下哈勃無法看到的最早的一批星系，因?yàn)樗鼈兊募t移超出了哈勃可以探測的范圍。韋伯還可能首次探測到某顆行星，擁有類似地球的大氣層。

現(xiàn)代藝術(shù)博物館收錄的哈勃望遠(yuǎn)鏡所拍圖像之一，圖片來源：NASA/現(xiàn)代藝術(shù)博物館

觀察者網(wǎng)：還有些人認(rèn)為偽彩色圖像或合成圖像不能代表真實(shí)世界，甚至沒有多少意義。如今，來自大型科學(xué)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)需要大量處理工作。公眾可以通過伽利略的望遠(yuǎn)鏡與他看到同一個(gè)月亮，但他們無法像科學(xué)家現(xiàn)在所做的那樣看到黑洞或深空。你覺得這會(huì)帶來什么區(qū)別？

瑪莎·里克：事實(shí)上，韋伯望遠(yuǎn)鏡所看到的光的類型是我們?nèi)庋蹮o法看到的。盡管如此，這樣的光線可以靠電學(xué)手段探測到。當(dāng)圖像到達(dá)地球時(shí)，我們?yōu)樗鼈冎?，以便我們可以看到并了解圖像所揭示的內(nèi)容。重要的一點(diǎn)是，光是由韋伯望遠(yuǎn)鏡上的傳感器芯片探測的，我們只是需要將電子數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為我們能理解的表現(xiàn)形式。

各國網(wǎng)上都有一些質(zhì)疑的聲音，有時(shí)甚至不得不對“陰謀論”辟謠

觀察者網(wǎng)：甚至有人認(rèn)為科學(xué)家可以利用原始數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，并不需要這樣的圖像，它們只是一種“公關(guān)工具”，可以吸引注意力并獲得更多資金。你會(huì)如何回應(yīng)他們？你認(rèn)為激發(fā)人們熱愛科學(xué)的最好的方法是什么？

瑪莎·里克：就韋伯望遠(yuǎn)鏡而言，該項(xiàng)目的絕大部分資金已經(jīng)用掉了，而且展示這些成果并不會(huì)讓我們額外得到多少資金。我認(rèn)為展示既漂亮又有科學(xué)價(jià)值的結(jié)果，就是讓人們熱愛科學(xué)的好方法。

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