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详解发射后的一系列部署动作。

 

北京时间周二凌晨，韦伯将进行了最后一次轨道机动，将航天器的速度调整1.6m/s，恰好进入L2点的Halo轨道。

韦伯望远镜展开完毕，为什么没有传回一张照片呢？随着美国宇航局的詹姆斯·韦伯望远镜进入预定轨道，地面小组利用遍布整个航天器的一套综合传感器监测其部署行动和工作状态机械传感器、热传感器和电传感器提供了大量关于韦伯当前状态和性能的重要信息。

为什么没有一个光学相机记录整个部署过程呢，毕竟“眼见为实”监视部署的监视摄像系统曾被考虑纳入韦伯的传感器工具包，并在韦伯的设计阶段进行了深入研究，但最终遭到否决NASA戈达德太空飞行中心空间望远镜项目技术副经理 Paul Geithner 说: “增加摄像头来观察。

像韦伯这样昂贵的航天器的史无前例的复杂部署，听起来似乎很容易，但是对于韦伯来说，事情远不止表面看起来那么简单这可不像添加门口摄像头或火箭摄像头那么简单”首先，韦伯体型庞大，在部署过程中会经历许多构型/形状变化，并且有许多机构需部署到特定位置。

用摄像机监视韦伯的部署将需要安装多个窄视野摄像机，这会增加很大的复杂性；或者安装几个宽视野摄像机，这些摄像机提供不了太多有用的详细信息照相机的线缆必须穿过望远镜周围运动的接口，增加了震动和热泄漏的风险，这对于韦伯保持极低的工作温度来说是一个特殊的挑战。

然后是照明问题韦伯望远镜有很多光滑的表面，所以朝向太阳一侧的可见相机会遇到极端的眩光和对比度问题，而在背阳一侧的相机则需要增加额外的照明虽然红外或热成像照相机在背阳一侧不需要照明，但也存在炫光问题另外，背阳侧的摄像机必须在非常低的

低温下工作这要么需要对摄像机进行封装或绝缘，以便使在极度寒冷的环境下工作，或者需要开发专用的低温兼容摄像机，以便监视部署过程尽管存在这些挑战，工程师们还是对一些摄像机方案在实物模型上进行了模拟和测试然而他们发现，。

部署监视摄像机不会为从地面指挥航天器的团队增加额外有价值的重要信息“韦伯的内置‘触觉’(例如，开关和各种机械、电子和温度传感器)比单纯的监控摄像头能提供更多有用的信息,”Geithner说“我们像测试其他航天器一样测试了韦伯，这些传感器提供了所有必要的具体信息，以便让地球上的工程师了解天文台在所有部署活动中的健康状况和状态。

”工程师们还可以将多年来地面测试的数据与来自韦伯传感器的遥测数据联系起来，以便更深入地监测和理解飞行传感器的数据

所以这张照片和下面的视频是人类最后一次在镜头中观察韦伯望远镜的真容了。关闭观看更多更多退出全屏视频加载失败，请刷新页面再试

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北京时间圣诞夜20:20，在全球亿万观众的关注下，耗时二十余年、耗资超百亿美元的詹姆斯·韦伯望远镜发射升空；阿里安5火箭不负众望，成功地将韦伯送向奔往日地系统L2点的轨道韦伯望远镜发射后，NASA团队接过接力棒，在接下来的一个月，认真监视、规划。

一系列复杂的部署序列，直至韦伯进入最终的L2点Halo轨道韦伯望远镜是一项跨越一代人的任务，研制成本约为97亿美元，是迄今为止发射的最昂贵的航天器一旦进入太空，它的可折叠镜片的跨度将超过6.5米，使韦伯成为历史上最大的太空天文台。

这个6161.4公斤重的天文台进入日地系统拉格朗日点L2点的Halo轨道，这个位置距地球的距离比月球离地球的距离4倍还远。发射后复杂的部署过程关闭观看更多更多退出全屏视频加载失败，请刷新页面再试

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视频详情 诺斯罗普格鲁门四年前发布的详细部署过程关闭观看更多更多退出全屏视频加载失败，请刷新页面再试

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视频详情 NASA近期发布的最新部署过程在此之前，诺斯罗普格鲁门和NASA发布过两个视频，在这两个视频里，韦伯的展开序列有一些差别本文将持续关注韦伯的最新动态，向大家做一个汇报。

（红色字体为最新动态）。1）韦伯望远镜的遮光罩的大小为一个网球场的大小，为了将韦伯放入阿里安5火箭的整流罩，在发射前，韦伯望远镜需要折叠起来。

2）韦伯是一项跨国跨组织的合作项目，ESA将提供阿里安5运载火箭进行发射，以此来换取部分观测时间和分享观测成果。

发射时间：2021年12月25日12:20（UTC），即T0时刻发射地点：法属圭亚那库鲁航天发射中心3）在发射27min后，韦伯望远镜与阿里安5火箭上面级分离；韦伯望远镜被送入直接飞往日地系统L2点的轨道。

4）发射后33min，韦伯望远镜的第一个动作是展开太阳能帆板，该动作是自动化的，无需地面人员控制。

发射后30分钟，太阳能帆板展开根据发射直播过程中，阿里安5火箭上面级回传的画面显示，在与上面级分离后不久，韦伯望远镜的太阳能帆板已经顺利展开5）发射后12.5小时，韦伯望远镜视入轨情况进行一次轨道修正按照计划，韦伯最多进行三次轨道修正，其中第一次是最为关键的一次。

之所以关键，是因为本次轨道修正需要韦伯根据导航、制导和控制设备自行计算，考验自主能力【最新视频中，该动作由地面人员发送指令控制】

12月26日00:50，即T0+12.5h，韦伯进行了第一次轨道修正；整个修正过程持续65分钟6）发射后一天内，韦伯望远镜高增益天线展开，该动作也为自动化进行的此后，韦伯就可以收到地面人员的控制指令，此后的动作都是由地面人员发送指令控制的。

【最新的视频状态：该动作在发射后2小时进行，提前到步骤5）之前】

12月26日15:00，即T0+26h40min，韦伯部署了高速通信天线，展开过程耗时1小时高增益Ka波段天线直径约60cm工作阶段，该天线每天跟地球通信两次，工作期间，传输信息量将在28.6Gb左右在释放后NASA后还进行了一系列测试。

在该Ka波段天线展开之前，韦伯望远镜利用宽波束S波段以较低的速率与地面通信；Ka波段高增益天线的通信速率为3.5Mbps其他动作：启动温度传感器和应变仪，监测韦伯望远镜结构和热力参数7）发射后两天，视情况进行第二次轨道修正任务。

T0+60h，12月28日00:20（UTC），韦伯进行了第二次轨道修正，变轨过程持续9min27s。8）接下来就是遮阳罩展开阶段了。发射后三天，韦伯开始展开遮阳罩托盘框架（UPS）前部。

韦伯望远镜最负责的部署任务终于开始了。

T0+78h，12月28日18:21（UTC），遮阳罩托盘前方展开完毕；整个展开过程大约持续了4个小时前托盘展开的一个小动作持续时间约20分钟，但整个过程要持续4小时左右这是因为中间有额外的十几个步骤，包括密切监测结构的温度，调整望远镜的姿态使其获得较好的太阳温度，打开加热器加热关键部件，启动释放机构，配置电子设备和软件等。

9）发射后三天，韦伯开始展开遮阳罩托盘框架（UPS）后部。

T0+84h，12月29日00:27（UTC），遮阳罩托盘后方展开完毕；整个展开过程大约持续了4个小时后托盘展开小动作仅耗时18min左右10）发射后四天，望远镜的镜面和仪器即主镜塔和主体分离，提升2米左右，这种分离可以减少镜面的震动，并为遮阳罩展开提供空间；。

T0+98h，即12月29日14:45（UTC），韦伯主镜塔延伸开始经过6个半小时，12月29日21:24（UTC），主镜塔延伸完毕主镜塔延伸了1.22米这个延伸的主要目的有两个：①为遮阳罩展开提供空间；②更好的隔热。

11）发射后5天，打开配平片。配平片的主要作用是抵消太阳光压照射在遮阳罩上造成的扰动力矩，减少姿态平衡所需的燃料消耗；

T0+121h，即12月30日14:00（UTC），配平片打开。整个打开过程约持续了8分钟。12）发射后5天，展开遮光罩保护层。

T0+127h，即12月30日17:27（UTC），遮光罩的保护层打开整个打开过程约持续了1小时其中，一个触发开关的遥测信号显示保护层未打开（或打开到位），但是地面人员通过对其他遥测信号的分析：保护层遮挡的一个温度传感器温度下降、陀螺仪传感器测量数据，得出遮光罩保护层。

打开成功的结论。继续执行后续动作。13）发射后第6天，遮光罩中撑杆伸出。

T0+152h，即12月31日18:30（UTC），遮光罩左侧中撑杆开始伸出。21:49，遮光罩左侧中撑杆完全伸开。

T0+157h，即12月31日23:30（UTC），遮光罩右侧中撑杆开始伸出1月1日3:13，遮光罩右侧中撑杆完全伸开接下来的几天，遮光罩将依次分离五层遮光罩，并绷紧遮光罩在元旦当天，NASA团队给韦伯团队放一天假，暂停了部署行动；周日的时候，韦伯团队调整了电源分系统，并调整姿态，使得驱动遮光罩打开的电机温度下降。

14）发射后第7天，遮光罩绷紧，持续2天。

T0+220h，即1月3日15:00（UTC），靠近太阳一侧的遮光罩开始伸开完全展开和绷紧五层遮光罩需要2～3天的时间20:48，第一层遮光罩展开完毕第一层是五层遮光罩中最大的一层，第一层展开耗时348min。

21:09，开始展开第二层；74min后，第二层展开完毕22:48，开始展开第三层；71min后，第三层展开完毕1月4日14:30，开始展开第四层和第五层；直到16:59，第五层遮光罩展开完毕15）发射后第8天，遮光罩展开完毕。

此时，遮光罩的正面温度达到110摄氏度左右；背面温度约为-237摄氏度；

16）发射后第10天，副镜架展开。

1月5日14:52（UTC），副镜架开始展开韦伯望远镜的主镜由18瓣镜片组成，总直径约6.5米；副镜由一瓣镜片组成，直径0.74米副镜将18瓣主镜汇聚的光线发射导向科学仪器的传感器副镜的支撑三脚架长7米多，展开后展开的误差必须控制在1.5毫米内。

16:28，副镜架展开到位；16:51，副镜架支撑机构锁定。17:23，地面操作人员确认了副镜架的成功锁定。17）发射后第11天，仪表散热器展开。

1月6日13:48，韦伯望远镜背部的仪表散热器部署成功散热器的部署花费了15分钟散热器是铝制的蜂窝结构超黑散热面，可以通过活动门铰链机构的摆动，将主仪器的热量辐射至外太空18）发射后12天，主镜左侧3瓣开始展开；。

1月7日13:36，主镜左侧的三瓣镜片开始展开。19:11，地面人员确定左侧的三瓣镜片已经完全锁定，部署完毕。19）发射后第13天，主镜右侧三瓣镜片开始展开；

20）发射后第13天，韦伯完全展开部署完毕；

1月8日18:17，主镜右侧的三瓣镜片部署完毕。所有主要部署工作完毕。接下来的几个月，韦伯望远镜开始降温。进行镜片微调，仪器校准等；21）发射后第15-24天，激活各镜面，对18个镜面进行微调；

22）发射后的第29天，韦伯最后一次轨道修正，使韦伯进入最终飞向L2点Halo轨道的轨迹；

23）发射后29.5天，韦伯进入日地系统L2点的Halo轨道。

美国东部时间周一下午14:00左右，韦伯望远镜进行了最后一次变轨，持续4分钟57秒，等效于脉冲大小1.6m/s，进入了L2点的晕轨道24）接下来的几个月，韦伯望远镜开始降温进行镜片微调，仪器校准等工作，整个过程持续5个月左右。

以上过程参考：https://jwst.nasa.gov/content/webbLaunch/deploymentExplorer.htmlhttps://blogs.nasa.gov/webb/如果出现意外，该怎么办（

目前一切顺利）以上复杂的展开环节，可以说是环环相扣，一步出错，将会导致近百亿美元的航天器无法正常工作人类几十年前发射的哈勃望远镜就曾在入轨后出现对焦不准等问题和故障，NASA先后派出多次航天飞机与其交会对接进行维修。

但如果韦伯望远镜出现了大的故障，地面的人员就无能为力了，派出航天员或航天器去维修是毫无可能的事韦伯观测的光主要是红外波段，它的精密仪器需要在接近绝对零度的环境下才能获得更好的观测效果，这是韦伯望远镜选择去往L2点、携带展开后网球场大小的遮阳罩（帆）的原因。

遮阳罩能否顺利展开事关任务成败挑战1:遮阳罩由五层薄膜组成，只有头发丝的厚度，完全伸展却有网球场的大小，由数十根穿过几十个滑轮的电机驱动的不锈钢电缆牵引，这么复杂的结构能否如地面试验似的顺利展开呢，在失重环境下会有什么变数吗？

【前车之鉴：LUCY探测器发射后太阳能电池阵未展开到位，NASA排故中】太阳能帆板和高增益天线的展开，这些动作对于NASA的航天器来说都是家常便饭，最具挑战性的是五层Kapton薄膜的展开过程该遮阳罩的展开动作存在很多单点故障，这也是韦伯望远镜设计中最大的一个挑战。

完全展开的遮光罩长约69.5米总共有90根电缆牵引遮光罩打开，这些电缆连接起来，长度接近400米一共有超过100个的非爆炸驱动装置，膜释放装置遮光罩在失重状态下未展开的时候，是“软绵绵的”，如果在随意漂浮的过程中被缠绕或卡住，这时候就会“Houston，we have a problem”了。

【想象如果一堆毛线缠住了，该如何破解】幸运的是，NASA的地面团队不必和时间赛跑，每一个步骤都可以耐心的检查，经过深思熟虑进行下一步操作工程师也制定了一些应急措施，来解决机械装置卡死的问题虽然有些机械装置并不会设置冗余，但工程师通过一些电子设备的控制实现冗余设计。

例如，有什么东西卡住了，可以利用航天器系统的姿态控制系统使航天器摇摆起来，NASA工程师称这个摇摆为“shimmy”，采用不同的频率摆来摆去，使卡住的地方松动，Shake it off另一种方式，是使航天器自旋起来，也是一种摆动的方式。

韦伯还设计了一些可以复位的机械装置，如果第一次失败，可以尝试使设备复位，进行第二次尝试。

如果说遇到了更大的问题，遮光罩的五层薄膜没有像计划的那样分离开一定的距离，形成如上图所示的五层；甚至在伸展过程中，薄膜被撕裂了怎么办？这时候，韦伯望远镜的仪器无法达到期望的超低温度，韦伯还能工作吗？取决于遮光罩损伤的程度，韦伯望远镜的三种被动冷却近红外仪器ーー近红外摄像机(NIRCam)、近红外光谱仪(NIRSpec)、近红外成像仪和精细制导传感器(NIRISS/FGS)仍然能够收集有价值的数据。

这三种仪器都使用400万像素的汞碲化镉探测器来记录0.6到5微米之间的红外波长这三种仪器都在温度略低于40开尔文(绝对零度以上)的情况下最好地工作，但是如果温度稍高一点，它们仍然可以工作第四台仪器，中红外线仪器(MIRI) ，使用100万像素的掺砷硅探测器，可以获得5到28微米的红外波长。

它的设计工作温度低于7开尔文，依靠一个精密的制冷机将冷氦气从航天器平台泵到 MIRI 的探测器上来降温如果遮阳罩不正常，冷却器无法将该仪器冷却到工作温度最糟糕的情况是，NASA可能失去中红外仪器，近红外的探测不会受到太大影响

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挑战2:韦伯望远镜到位后，遮光罩正面温度达到一百摄氏度以上，而背面温度在绝对0K，即零下200多摄氏度，接近400摄氏度的温差，材料如何保持它们的形状不变形呢？科学仪器如何在低温下正常工作？在发射后的第三天，韦伯望远镜的主塔台将提升2米，和卫星平台部分开一定距离。

这样，主塔台的镜片和科学仪器将保持接近绝对零度的低温；而平台部分的通信、热控、电源和数管计算机等部件则维持一个相对舒适的温度超精密18个主镜部分的对准是至关重要的为了达到这个目的，每个部分都有六个机械驱动器，可以在六个方向上运动。

如果需要，第七个执行器可以推动或拉动镜片的中心，使其形状稍微变形每一个镜片都被精确地研磨和抛光由于镜片是在常温下制造的，在太空超低温的环境中，镜片会发生变形在对齐之前，18个镜片将产生18个独立的图像使用 NIRCam 仪器，工程师们将测绘每个镜片的对齐方式，并。

根据需要发送指令来调整方向和曲率，最终产生一个单一的、锐聚焦的图像。镜面调整是韦伯望远镜正式工作前经历的一个重要过程。

挑战3:如此精密的仪器能否在经受火箭发射过程中的巨大振动后，在部署展开后能依然维持其设计的探测精度？韦伯采用三反射镜消像散系统光线首先照到6.5米半径的主反射镜，再反射到凸面的次反射镜，然后向下略微偏离轴线，到达主反射镜后面的第三个椭圆镜。

椭圆镜可以纠正像散，扩大视野，把光反射到一个扁平的“转向镜”上，然后反射到仪器上转向镜可以以100Hz的频率轻微倾斜和摆动，以精确地抵消由于旋转的反作用轮和航天器平台上的制冷机泵造成的系统中残留的机械抖动

超精密18个主镜部分的对准是至关重要的为了达到这个目的，每个部分都有六个机械驱动器，可以在六个方向上运动如果需要，第七个执行器可以推动或拉动镜片的中心，使其形状稍微变形每一个镜片都被精确地研磨和抛光从哈勃望远镜吸取教训

哈勃空间望远镜于1990年发射，当时的主镜有一个著名的瑕疵，这是地面测试错误导致的球面像差和照片模糊航天飞机的宇航员通过安装带有内置光学校正装置的仪器来修复望远镜考虑到这一教训，韦伯望远镜 的管理人员进行了详细的发射前测试，以确保韦伯的光学系统能够按计划工作。

伴随着对每个主镜片的详尽测试，整个望远镜被送到休斯顿的约翰逊航天中心，并在阿波罗时代的真空室中进行测试，这个真空室复制了太空环境NASA地面人员利用光纤末端发出的光模拟了恒星，将光线一路传递到整个系统，可以将它排列起来，使其工作。

如果执行器故障或其他问题突然出现，并且一个主镜片段无法正确对齐，该怎么办？NASA可以通过17个镜片满足所有最基本的需求可以尝试用其他镜片进行补偿，这取决于故障是否在某个阈值内如果这是一个坏的镜片，我们可以完全倾斜它，不再使用它。

这不是很好的解决方案，但我们仍然可以满足我们的最低要求