## 291｜接棒哈勃，韦伯望远镜有多牛？

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这里是《得到头条》，我是徐玲。

今天我们从两个话题出发，为你提供知识服务。一是韦伯望远镜发回第一批照片，二是全国多地出现持续高温。

7月12日，美国宇航局（NASA）展示了韦伯望远镜拍摄的第一批照片。韦伯是继哈勃之后的新一代大型天文望远镜，在去年12月25日发射升空。现在，在离开地球半年后，韦伯望远镜先后传回了第一批5张照片。

第一张，被命名为“韦伯第一深场”，这是迄今为止人类看到的最遥远、最清晰的宇宙图像，其中一些星系的光线行进了130亿年，才到达韦伯望远镜的镜面，要知道，宇宙大爆炸距今一共138亿年左右，也就是说，韦伯捕捉到了宇宙诞生初期的景象。

随后的几张照片中，韦伯找到了一颗有水的地外行星，距离我们1120光年；它还拍到了单个恒星诞生的镜头，以及几个星系剧烈撞击的“宇宙之舞”；捕捉到了恒星濒临死亡时发出的壮美光芒。用NASA局长的话说，韦伯拍到的每张照片都是一个新发现，每张照片都让人类看到了我们以前从未见过的宇宙。

消息就是这样，来看看能学到什么知识。

前面说了，韦伯望远镜是大名鼎鼎的哈勃望远镜的继任者。哈勃望远镜在1990年发射升空，勤勤恳恳工作了30多年，完成了150万次太空观测。现在，哈勃望远镜即将光荣退役，它的未竟事业由年轻后生韦伯望远镜接着干。

如果说哈勃的任务，是让人类能够有史以来第一次清晰地凝视宇宙深空；那么韦伯的目标就更进一步，是探索宇宙早期的秘密，找到那些最古老的恒星和星系，甚至尘埃和气体，从中推测宇宙诞生之初的形态，帮助天文学家理解宇宙诞生的过程。

为了完成这个更加困难的任务，韦伯望远镜跟前辈哈勃望远镜相比，做了哪些升级呢？正好，高爽老师在“天文学前沿报告”中，专门花了一讲来介绍韦伯望远镜，我挑其中的要点给你汇报一下。

顺便提一句，高爽老师在报告中把这个望远镜称作“詹姆斯·韦布空间望远镜”，这是经过天文学名词审定委员会审定的官方中文名，不过为了方便，咱们还是使用约定俗成的“韦伯望远镜”。

首先是体积更大。哈勃望远镜的口径是2.4米，韦伯望远镜则达到了6.5米；哈勃的接收面积是4.5平方米，韦伯一下子升级到了25.4平方米。望远镜的口径和接收面积越大，观测就越灵敏，更容易发现暗弱的、遥远的目标。

第二是飞得更高。哈勃望远镜距离地球只有600公里，属于低轨道。而韦伯望远镜要飞到离地球150万公里外的拉格朗日L2点，这个地点比月球还远上三四倍。

第三是看得更远。这里需要先补充一个知识点：因为宇宙在膨胀，遥远的天体都在远离我们，而且越远的天体远离的速度就越快。它们在高速远离的过程中向我们发射的光，波长会变得更长，这就是通常说的“红移”。那些离我们最远、处于宇宙边缘的天体，发过来的光“红移”最严重，直接从可见光变成了不可见的红外线。

哈勃望远镜观测的光线集中在可见光和紫外光上，只涉及很窄的红外光波段，所以它看不到太远的地方。如果哈勃望远镜观测宇宙最深处，只能看到一片漆黑。而韦伯望远镜能够观测更广谱的波段，覆盖了近红外、中红外，乃至远红外的波长范围，这让它能够看到宇宙中最遥远、也最古老的天体。

当然为了实现这个更大、更高、更远的全方位升级，韦伯望远镜必须攻克一系列技术难题。

比如，韦伯望远镜所在的拉格朗日L2点，不被太阳照射的时候，温度基本接近绝对零度，也就是零下273摄氏度。望远镜的镜片厚度如果稍不均匀，在热胀冷缩时就有碎裂的危险。这就对镜面的加工误差提出了严苛的要求，韦伯望远镜的镜面平整度达到了10纳米的误差之内，这个误差精度是一张A4纸厚度的万分之一，在加工工艺上是一项极限挑战。

再比如，太阳光会对望远镜的观测产生干扰，而高温会影响仪器寿命，韦伯望远镜需要一个高质量的遮阳罩。这个遮阳罩既要遮挡效果好，又要能够隔绝300摄氏度的高温，还要尽可能轻薄，减轻发射负担，真是典型的“既要、又要、还要”。

最终，韦伯望远镜携带的遮阳材料有五层结构，每一层只有几十微米厚，5层加起来也就是一根头发丝那么宽。遮阳罩在发射的时候，必须折叠起来塞进火箭的小空间里，等发射完成、望远镜就位后，再展开成300平方米的巨大遮阳层。可以说，韦伯望远镜搭载的，是人类有史以来最先进的遮阳罩。

可能NASA一开始也没有想到，有这么多技术难题需要攻克，韦伯望远镜的发射时间被一再推迟。韦伯望远镜从1997年就正式立项了，原本预算5亿美元，计划2007年升空。结果到了2007年，望远镜根本没有造完，发射时间推到了2014年。到了2014年，这项工程继续延期，预算也加了又加。

天文学界干脆把韦伯的英文名拿出来调侃，Jame Webb 被改写成了 Just Wait，意思是“一等再等”，坐实“万年鸽王”的名号。最终，在延期14年、追加20多倍的预算之后，到2021年年底，耗费100多亿美元的韦伯望远镜成功发射，并在半年后传回了前面提到的那5张珍贵照片。

那么，哈勃望远镜服役了30多年，我们是不是也可以期待，接棒的韦伯望远镜也服役至少30年呢？答案是，不一定。你知道，哈勃望远镜在30年时间里多次宕机，有些故障没法远程修复，必须派宇航员过去手动修理。好在，哈勃望远镜离地面只有600公里，把人发射过去手动维修是有可能的，就是成本高一点。30年时间里，NASA总共派了5波宇航员前去维修。

而韦伯望远镜距离地球150万公里，一旦发生故障，根本就没有派人去手动维修的可能性。也就是说，韦伯望远镜是个有去无回的“一次性”产品，一次发射就是永别。这可能是人类历史上最昂贵的“一次性”产品，它代表的是人类奔向星辰大海的决心。

就像天文学家格林斯坦说的：我们方法有限，所知甚少，但宇宙充满玄妙，我们必须破解。

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来看今天的第二条。

最近，全国各地出现持续高温天气。比如深圳市，7月25日最高气温达到40.2摄氏度，连续4天最高气温超过35摄氏度，酷热天气持续天数达到1952年以来的第二长。浙江省7月以来的全省平均气温为30.9摄氏度，比往年同期高2.5摄氏度，为历史同期最高。武汉市预计，8月10日前，当地35摄氏度以上高温天数可达13—15天。

不只中国，这个夏天整个北半球几乎都发生了持续高温的天气。上周，英国部分地区最高气温达到39摄氏度，卢顿机场的跑道都熔化了，甲骨文和谷歌设在伦敦的云服务器冷却系统，因为“不堪重负”而先后发生故障。

据国家气候中心的专家介绍，6月以来，北半球副热带地区上空，形成了大范围的环球暖高压带，这是导致高温频发且不易降雨的主要原因。

消息就是这样，来看看能学到什么知识。

面对高温天气，空调是保命手段。不过我们都知道，开空调非常耗能。目前我国制冷用电量已占到全社会用电量的15%以上，是全国电动汽车耗电量的一百倍。除了开空调，还有没有更低碳节能的降温办法呢？

我们发现，为了给城市降温，全球各地真是八仙过海各显神通。

比如，最容易想到的方式，通过多栽植被来降温。建设城市森林，在路边搞绿化带，这是常规操作。有一些城市更进一步，把绿植栽到了建筑上。比如新加坡最近刚竣工了一栋摩天大楼，叫Capita Spring，它的地面层设有热带雨林广场，里面有蜿蜒的花园小径和连廊；大楼的17层到20层是植物长廊，里面有70多种、38000多株植物，其中有能长到4至10米的大树。把如此大规模的绿植装进大楼内部，确实比较罕见。

在中国也有不少实践者，在成都有一个小区，叫“七一城市花园”，这是中国第四代住房的首批实验建设项目，大楼的阳台和外墙都采用了垂直绿化设计，层层叠叠种满了各类植物，被称作“垂直森林”，成为著名的网红小区。

有专家估计，如果一个城市把所有屋顶都利用起来做绿化，城市中的二氧化碳会减少85%，显著降低城市的“热岛效应”。

如果嫌种绿植麻烦，还可以采用更简单的方式，就是直接给建筑物外表涂上白色涂料。

我们在第111期节目中曾经介绍过一种“世界上最白的白色涂料”，可以反射98%的太阳光。如果把物体的表面涂上这种白色涂料，那么，它就几乎不会吸收光能，但可以正常进行红外辐射散热。也就是说，这个物体散发的热量要大于吸收的热量，等于它在自动降温，可以保持比周围环境更低的温度。科学家把这称为“被动制冷技术”。如果在屋顶上全部涂上这种白色涂料，降温效果比中央空调还要给力。

另外，立邦还研发过一款冷墙面涂料，据说可以减少5%—22%的建筑总能耗，已经用在了万科、碧桂园等房企的项目里。

其实，还可以把脑洞开大点，如果建筑外墙不刷涂料，而全部换成太阳能面板，既吸收了热量，发出来的电还可以给空调供电，让建筑实现“自冷却”。

如果是靠湖或者靠海的城市，它们还有一种可选的物理降温办法，就是水冷降温。

你知道，冰岛的供暖系统里，大部分热量来自地热产生的热水或者热气。加拿大多伦多也脑洞大开，想到用深湖水给建筑降温。他们在安大略湖水面下83米的地方，安装了三根直径1.6米的管道，在这个深度的湖水，温度几乎长年保持在3.9℃。他们把湖水引入城市，管道的另一端连接着建筑物上的冷却装置，这样就实现了零碳降温。

此外，瑞典的斯德哥尔摩、芬兰的赫尔辛基等城市也有类似的系统，它们是用海水来给城市降温。几个巨大的水泵从深海中抽出冰冷的海水，这些海水在遍布城市的管道系统里快速流动，可以让整个城市降温2—3℃。

你看，这些城市的做法，为我们建设绿色低碳的新型智慧城市提供了思路。通过与大自然合作，再造城市的形式和功能，就是再造人类自身。

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今天就聊到这儿，《得到头条》，明天见。

### 💡 精华要点
- 1. 韦伯望远镜
- 韦伯望远镜是个有去无回的“一次性”产品，一次发射就是永别。这可能是人类历史上最昂贵的“一次性”产品，它代表的是人类奔向星辰大海的决心。
- 就像天文学家格林斯坦说的：我们方法有限，所知甚少，但宇宙充满玄妙，我们必须破解。
- 2. 城市降温
- 城市降温的做法，为我们建设绿色低碳的新型智慧城市提供了思路。通过与大自然合作，再造城市的形式和功能，就是再造人类自身。
