JWST團隊中沒有人會(hui) 忘記HST主鏡上存在的幾乎斷送整架望遠鏡的瑕疵，直到宇航員為(wei) 在軌的HST安裝了縮焦鏡之後問題才得以解決(jue) 。因此NASA計劃在真空室裏以工作溫度從(cong) 主鏡到全部儀(yi) 器對JWST的所有光路進行整體(ti) 測試。這也正是技術人員拆除約翰遜航天中心巨大檢測室中太陽模擬燈的原因。他們(men) 的測試程序會(hui) 從(cong) HST的差錯中吸取教訓，不再會(hui) 單單由一組測試來下結論。

　　當完全展開之後，JWST的18塊六邊形鍍金拚接鏡麵會(hui) 構成有效直徑6.5米的主鏡。這使得JWST的集光麵積達到了HST的6倍多。通過分析獲得的圖像，計算機軟件會(hui) 控製安裝在拚接鏡麵後麵的觸動器來微調主鏡的整個(ge) 形狀。

　　通過遠離任何熱源以及一個(ge) 網球場大小的太陽傘(san) 所提供的永久陰影，JWST及其所搭載的儀(yi) 器會(hui) 被動冷卻到它們(men) -233℃的工作溫度。在抵達L2大約6個(ge) 月之後，JWST就將開始其為(wei) 期5年的科學使命。如果運氣好，它的壽命可以延長到10年。

直擊紅外

　　1989年天文學家們(men) 便開始討論HST的繼任者，當時甚至距離HST的發射還有整整一年。到20世紀90年代中期，他們(men) 已經確定了這架空間望遠鏡的規格，要求它具有4米或者更大的主鏡並且對紅外波段進行優(you) 化。

　　那麽(me) 為(wei) 什麽(me) 要針對比可見光波長還要更長的紅外波段呢？HST已經為(wei) 天文學家提供了前所未見的最年輕星係的動人影像，但它可以回溯的時間仍然有限。這些遙遠的目標不僅(jin) 小而暗，同時宇宙的膨脹還會(hui) 拉伸並且紅移它們(men) 所發出的輻射。星係的距離越遠，它的紅移就越大。

　　例如，一個(ge) 紅移為(wei) 1的星係（它所發出光的頻率移動了100%），它的距離將近80億(yi) 光年，我們(men) 看到的它正處於(yu) 宇宙的年齡尚不足其今天137億(yi) 年一半的地方。更形象地說，從(cong) 目前的宇宙遙看一個(ge) 紅移為(wei) 1的星係就相當於(yu) 一個(ge) 70歲的人看到他/她30歲的樣子。從(cong) 這個(ge) 意義(yi) 上講，在宇宙中遠望就等效於(yu) 時間旅行。

[圖片說明]：這是用來整體(ti) 測試JWST光學元件和太陽防護罩的模擬器。版權：NASA/GSFC。

　　天文學家有一個(ge) 巧妙的辦法可以快速地估計星係的紅移。波長91納米（1納米=1/1,000,000,000米）的紫外光具有足夠的能量可以剝離氫原子的電子。結果是，整個(ge) 宇宙中散布的氫就可以吸收掉這一波長以及更短波長的輻射。因此，通過在不同的濾光片下來看同一個(ge) 星係，天文學家就能借由尋找該星係在哪個(ge) 波長上消失了來估計出它的紅移和距離。

　　在紅移3.5附近，宇宙的膨脹會(hui) 把這一“星係隱去”特征推出紫外進入可見光波段。在這一距離上，類太陽恒星所發出的光則被紅移到了紅外波段。而到了紅移7.5處，“星係隱去”特征本身就位於(yu) 了紅外波段。

　　深入紅外波段還使得JWST特立於(yu) 未來十年天文學家想建造的大型地麵設備。因為(wei) 從(cong) 波長1.7微米（1微米=1/1,000,000米）開始所有的地麵望遠鏡甚至是HST都會(hui) 向外發出輻射。加之大氣本身的輻射幾乎阻斷了絕大部分的紅外波段，當你進入波長大於(yu) 5微米的波段時，JWST比起地麵上相同大小的望遠鏡要好上一百萬(wan) 倍。而JWST上的中紅外設備會(hui) 進一步加大這一優(you) 勢，賦予它波長到28.5微米的觀測靈敏度。

追尋星係

　　從(cong) 2002年宇航員在HST上安裝了高新巡天相機開始，天文學家已經用它和星係隱去技術測量了紅移在3到6之間的大約6,000個(ge) 星係。2005年，光譜測量確認了哈勃超深空區（HUDF）――HST花了11天的時間“盯”著南天相對較空的區域所拍攝的圖像――中的一個(ge) 隱去星係紅移為(wei) 6.7，對應的宇宙年齡隻有8億(yi) 年。如果還是用人來形容的話，相當於(yu) 一個(ge) 70歲的人看到他/她4歲時的樣子。

　　這一說法其實非常的恰當，因為(wei) 近距星係和遙遠星係相比幾乎沒有相似之處。在20世紀20年代，埃德溫?哈勃對星係的研究發現近距星係中差不多一半是和我們(men) 銀河係類似的旋渦星係。另外40%是橢圓星係，其餘(yu) 的10%是不規則星係或者是並合中的星係。

　　根據HST20世紀90年代的巡天觀測，到紅移為(wei) 1時，有關(guan) 的統計結果就會(hui) 變得亂(luan) 七八糟。在這個(ge) 距離上，宇宙所包含的旋渦星係和橢圓星係不足近距的一半，而不規則星係和並合星係的數量則是近距的5倍多。HST所看到的許多最遙遠的星係不僅(jin) 小而且暗弱，形狀上也不規則，表明我們(men) 今天所看到的星係是由大量矮星係碰撞並合而形成的。

[圖片說明]：NASA戈達德航天中心潔淨室的全景照片，通過網絡攝像頭可以觀看其中身著白大褂的工作人員測試JWST部件的過程。版權：NASA/GSFC/Chris Gunn。

　　2009年天文學家使用HST的大視場照相機3把紅移極限又往前推進了一步（詳見《天文愛好者》2010年第8期《宇宙黎明時分的星係》）。他們(men) 在HUDF中發現了紅移在7到8之間的隱去星係。此外他們(men) 還發現了幾個(ge) 紅移可能高達10的星係。如果被證實，我們(men) 所看到這些星係正處於(yu) 宇宙誕生之後不到5億(yi) 年的時期。

　　這一佐證將來自JWST，它可以探測紅移到20（大爆炸之後1.8億(yi) 年）甚至更高的早期宇宙。在這個(ge) 距離上，所見的宇宙就相當於(yu) 70歲的人看到他/她11個(ge) 月蹣跚學步時的樣子。JWST在那裏所發現的任何一個(ge) 矮星係都是新生的。

　　JWST的另一創新是微快門，它可以使得JWST同時獲得數百個(ge) 星係的光譜。在JWST近紅外攝譜儀(yi) 中，四個(ge) 郵票大小的陣列包含了近25萬(wan) 個(ge) 微型電機快門，其中的每一個(ge) 都可以由磁性開啟和關(guan) 閉。有了數千個(ge) 星係光譜在手，天文學家就能夠了解星係的類型以及化學組成隨紅移的變化，由此就能回答一些有關(guan) 星係是如何形成的問題。