韦布望远镜:“令人头秃”的100亿美元制造细节( 二 ) 本文转自：科普中国看到韦布

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五个拉格朗日点，为了保证观测，望远镜需处在第二拉格朗日点（L2），背对日地系统。图片来源：nasa.gov
遮阳罩既是红外望远镜的唯一希望，也是它的致命弱点。
“展开时又要足够大，重量又不能超出火箭的承重，遮阳罩只能由薄织物组成。工程师们心知，薄织物是“不确定的” ，它的运动不可能被完全控制或预测。如果遮阳罩在展开时被钩破，整个望远镜就会变成一坨太空垃圾。”
“遮阳罩的材料，研究小组选了 Kapton ，这是一种光滑的银色塑料，看起来很像薯片袋的内层，厚度只有人类头发的直径。Kapton 的撕裂风险不低，因此需要很多层作为冗余ーー研究小组决定安装五层。一个由吊臂、电缆和细绳所组成的系统，将把这五层遮阳罩都充分展开，分离并系紧。”
首席工程师迈克尔·门泽尔（Michael Menzel）形容这件事有多难， “如果是刚性的东西，比如一扇门，你安上一条铰链，就可以预测它的运动方式。小菜一碟。但现在给你的是一条软的毯子。在床上推一条毯子，然后试着预测它会变成什么形状？太可怕了。同样的事情也发生在绳子上——每一根拉紧遮阳罩的绳子，可以有一百万种不同的运动方式。更糟的是，在零重力状态下，这些东西可以跑到你不希望它去的地方。”

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折叠成五层的遮阳罩。
“大约在 2004 年，两位 NASA 工程师来到门泽尔的办公室，说他们有办法。其中一人拿起门泽尔桌上的一张纸，把它折成 Z 字形。遮阳罩可以折叠成许多这样的 Z 字形，也就是‘手风琴式折叠’ 。门泽尔觉得这个办法行得通。
“下一个问题是，如何保持遮阳罩处于手风琴折叠状态，直到做好准备时再展开。另一位工程师安迪找到了解决办法：107 根固定针，可以像猫的爪子一样缩回。
“固定针又带来了另一个棘手的问题：针会造成针孔。如果在展开后，所有五层 Kapton 上的针孔恰好排成一条直线，就会让阳光通过，加热望远镜的光学器件。
门泽尔说：‘这是个之前根本想不到的小细节，直到你开始做了才发现，天啊，五个针孔有可能排成一列，这事听起来不大，但把安迪搞到借酒浇愁。谢天谢地，他后来想通了。’安迪勤勤恳恳测试了许久，终于找出了一种方案，使得五层大小各异的 Kapton 遮阳罩不论怎么展开，上面的针孔都不会排成直线。”
……
一个又一个小难题，不断出现。结果是，韦布望远镜比原计划迟了 14 年，预算超了 20 倍。
在发射之前，所有参与这项工作的人依然提心吊胆。
因为韦布望远镜是一锤子买卖。
当年哈勃望远镜在低地球轨道上，离我们也就 559 千米，望远镜“近视”了，宇航员直接拎一把扳手就飞上天去修了。
但是韦布望远镜离我们 150 万千米。出了任何问题，科学家和工程师们只能抱头痛哭，别无他法。
这个项目的首席科学家，诺奖得主、天体物理学家约翰·马瑟（ John Mather）说， “我们已经尽力去发现所有的错误，进行测试和演习，此刻，我们将把价值数十亿美元的望远镜放在一堆爆炸物上。”
在成功发射之后，望远镜还要再用一个月，才能抵达第二拉格朗日点。在此途中，它还要花数百个步骤去把自己的镜子一点点展开，遮阳罩一点点展开，直到巨大的镀金镜子“花朵” ，盛放在一片更为巨大的遮阳罩“银叶”上。