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導讀：亞利桑那大學天文學教授瑪莎·里克（Marcia Rieke）是韋伯望遠鏡近紅外相機（NIRCam）的負責人（“主要研究者”，principal investigator），在韋伯望遠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，韋伯望遠鏡和哈勃望遠鏡拍攝的深空圖像看起來很相似。作為天文學家，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，但實際上它們攜帶的信息非常不同。哈勃望遠鏡拍攝的圖像，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。對于遙遠的星系，我們可以估計它們到底有多遠，而從韋伯所拍圖像的亮度，我們可以估計星系的質(zhì)量。

近紅外相機的探測器之一，圖片來源：亞利桑那大學/NASA

近紅外相機的四個探測器組裝在一起，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/NASA

近紅外相機的光學路徑與對應實物

觀察者網(wǎng)：探測遙遠星系與研究宇宙早期的情況密切相關，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，都會知道這個問題的答案。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)：韋伯望遠鏡集成了許多新技術，有沒有哪個讓你印象最為深刻？

瑪莎·里克：我對任何單一的新技術都沒有多么深刻的印象，但韋伯團隊能將所有這些技術結合在一起并使它們運行良好，這樣的表現(xiàn)更讓我印象深刻。望遠鏡和儀器工作得比預期要好，這表明各項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，近紅外相機是如何降溫的？如果不降溫，它在軌道上會達到多少溫度？

瑪莎·里克：近紅外相機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)，近紅外相機的溫度會與室溫相當。

固定ISIM散熱器（FIR，F(xiàn)ixed ISIM Radiator，ISIM即“科學儀器整合模塊”，Integrated Science Instrument Module）安裝在主鏡背后，近紅外相機散熱器是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備支持，圖片來源：NASA/JPL-Caltech

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

瑪莎·里克：我們使用恒星HD84800是因為它所在的這片區(qū)域方便韋伯望遠鏡觀測，而且它足夠明亮，靠觀察它就可以展現(xiàn)望遠鏡校準的細節(jié)。

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

校準階段，18面鏡子對同一恒星的成像，圖片來源：NASA

觀察者網(wǎng)：其他探測器也有獨特之處，比如近紅外光譜儀（NIRSpec），據(jù)報道它可以同時觀測100個物體，這是如何實現(xiàn)的？

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

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

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

通過磁力臂的移動控制微快門開合，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，邀請科學家們參與對韋伯望遠鏡的頭腦風暴，討論其任務設定。2001年，NASA再次發(fā)表公告，提供機會來參與之后實際上研發(fā)了近紅外相機的團隊?？瓷先ト甑臎Q策時間并不長，不過最終花了20年來完成這一任務，為什么需要這么久？

瑪莎·里克：第一份公告實際上是邀請科學家加入咨詢委員會。委員會最終的建議是應當加入中紅外探測器（MIRI），同時為其他探測器設定了性能要求。第二份公告提供的機會則是領導設計、建造近紅外相機。

建造韋伯望遠鏡花這么多時間的原因是，許多技術需要開發(fā)，同時有些問題會冒出來，因為在研發(fā)過程中我們也會犯錯。

觀察者網(wǎng)：在這20年里，技術和團隊應該也會有不少變化吧，你如何協(xié)調(diào)團隊，與其他人合作？如何跟上技術的發(fā)展？這一項目對你的學術生涯帶來了什么改變？

瑪莎·里克：整個韋伯望遠鏡的團隊在20年間發(fā)生了一些變化，但近紅外相機團隊基本保持不變。當我們確定了近紅外相機的最終設計后，就沒有再改變過技術。我們確實必須進行一些更改，因為一些原型部件的表現(xiàn)，沒有像我們預期的那樣。

這一項目改變了我的學術生涯，因為我花更少的時間從事其他研究，但我仍然定期進行教學以及指導學生。

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

瑪莎·里克：我想隨著時間的推移，我們會看到韋伯望遠鏡超越哈勃。它很可能會拍下哈勃無法看到的最早的一批星系，因為它們的紅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)代藝術博物館收錄的哈勃望遠鏡所拍圖像之一，圖片來源：NASA/現(xiàn)代藝術博物館

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

瑪莎·里克：事實上，韋伯望遠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手段探測到。當圖像到達地球時，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。重要的一點是，光是由韋伯望遠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，有時甚至不得不對“陰謀論”辟謠

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

瑪莎·里克：就韋伯望遠鏡而言，該項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讓我們額外得到多少資金。我認為展示既漂亮又有科學價值的結果，就是讓人們熱愛科學的好方法。

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