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詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)是太空探索的下一个最大里程碑，旨在揭开我们宇宙起源的秘密。配备四台先进科学仪器的JWST预计将揭示一些关于最早的星系、恒星和系外行星的谜团。

该项目是哈勃太空望远镜（Hubble/HST）的后继者。

本文介绍了为韦伯太空望远镜提供动力的科学仪器。首先从JWST的概念开始，然后解释望远镜如何捕捉过去的视觉效果。

所有物体在加热时都会以红外线的形式辐射能量。温度较高的物体会发出强度较高、波长较长的红外线。宇宙中的第一道光是由大爆炸后几亿年内诞生的恒星产生的，据说大爆炸发生在18亿年前。光线变得越来越暗、越来越红，直到我们的眼睛看不见为止。JWST旨在克服这一限制，让我们看到以前从未见过的东西。

光的传播速度为,,m/s，这意味着光到达我们需要一定的时间。太阳光大约需要8.分钟才能到达我们这里。最近的恒星比邻星发出的光需要4.2年多的时间。

本质上，我们可以得出这样的结论：远离我们的物体发出的光会经过一段时间延迟到达我们，或者我们看到事物的方式就是它们过去的样子。如果来自遥远星系的人看地球，他们可能会看到恐龙在周围漫游。

由于我们不完全了解的原因，宇宙正在膨胀。太空中的一切都在远离其他一切。这意味着远处物体发出的光被拉伸，导致其波长增加。这种现象被称为宇宙学红移。认为这与多普勒效应松散相关。

从远处星系发出的光被拉伸得如此之大，以至于颜色变成红色，然后变成红外光。随着距离的增加，光的波长越来越长，直到最终变得人眼看不见。

JWST采用18块六边形镀金铍镜块，每块直径为1.2米。铍可以承受极端温度，并具有出色的强度重量比，使其成为制造镜子的绝佳选择。由此产生的结构看起来像一朵巨大的花。

JWST的18段镀金镜将负责收集所有红外光。

JWST中四分之三的仪器在近红外区域工作，而第四个在中红外区域工作。在解释科学仪器时，我们将讨论跨越不同波长的原因。

近红外相机(NIRCam)

NIRCam是JWST的主要高分辨率成像仪器。它旨在捕获从可见红光到中红外光的波长范围。NIRCam可以成功捕获波长在0.6微米到5微米之间的光。

近红外光谱仪(NIRSpec)

NIRCam不可能向我们展示我们想要了解的有关所观测天体特性的所有信息。由于NIRCam上的计时码表基本上阻挡了来自明亮光源的光线，因此很难评论天体上存在什么样的物理条件和元素。

近红外成像仪和无缝光谱仪(NIRISS)

NIRISS的工作波长范围与NIRCam和NIRSpec相同，但除了标准成像模式之外，NIRISS还包括另一种高级成像模式。

孔径掩模干涉测量：NIRISS是JWST上唯一可以执行孔径掩模干涉测量的仪器。这使得仪器能够拍摄目标的高分辨率图像。该技术有助于区分多个彼此靠近的明亮天体。

谈到光谱模式，除了我们之前讨论的宽视场无缝光谱之外，该仪器还支持：

单物体无缝光谱：顾名思义，在操作模式下，仪器聚焦于单个物体，例如具有有限视场的恒星。

中红外仪器（MIRI）

MIRI的功能是捕获波长范围比其他仪器更高的红外波。MIRI配备了相机和光谱仪，可以捕获波长大于5微米直至28微米的红外波。

之所以需要捕获该范围内的红外波，是因为这些波能够穿过尘埃云。一方面，近红外波大部分会因大尘埃云的存在而衰减；中红外波可以穿过它们。