为什么詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）要推迟发射时间至2019年？
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的发射日期，从最初设定的2018年推迟到2019年，再到后来的更远，是一个相当复杂的故事，背后涉及到的原因并非单一，而是多种因素叠加的结果。这并非简单的“一个原因”，而是工程、技术、预算和项目管理等多个维度上的挑战共同作用的体现。
首先，我们得理解JWST的非凡之处。它可不是一般的太空望远镜。它的设计目标是观测宇宙中最古老的光，也就是大爆炸后不久发出的光线，这需要它工作在红外波段。为了捕捉到如此微弱、遥远的光信号，JWST必须装备极其精密的光学系统和强大的探测器，并且要在一个极度寒冷、不受干扰的环境中运行。这个“寒冷环境”意味着它不能像哈勃那样绕着地球转，而是要飞到距离地球约150万公里的日地L2拉格朗日点。这个地点虽然稳定且有利于保温，但一旦发射，维修的可能性几乎为零。因此，在地面上的每一个环节，从制造到集成，都需要达到前所未有的精度和可靠性。
好了，回到2018年推迟到2019年这个具体的时间点，主要原因可以归结为以下几个方面，并且这些原因往往是相互关联的：
1. 集成与测试的复杂性： JWST是一个巨大的、极其复杂的科学仪器，由多个高度精密的子系统组成，包括巨大的镀金铍镜、先进的科学载荷（如近红外相机NIRCam、近红外光谱仪NIRSpec等）、遮阳板、推进系统、通信系统等等。将这些部件全部集成在一起并进行全面的测试，本身就是一项艰巨的任务。
太阳能遮阳板： 这是JWST最标志性的部件之一，也是最大的技术挑战之一。遮阳板由五层极其纤薄的Kapton薄膜组成，每层都比人类头发丝还要薄。这些薄膜需要被精确地展开、拉紧成一层层独立的屏幕，以阻挡来自太阳、地球和月亮的红外辐射，维持望远镜处于极低的运行温度。在地面上，模拟太空中的零重力环境来完美地展开和测试这五层遮阳板，其工程难度超乎想象。在早期的测试中，遮阳板的展开和折叠过程遇到了意想不到的技术难题。例如，在模拟展开过程中，出现了一些“撕裂”和“褶皱”的问题，需要反复修改设计和测试方法来确保其在太空中的可靠性。解决这些问题，需要大量的时间和资源。
科学载荷与光学系统的集成： JWST的光学系统集成了18块六边形的镀金铍镜，它们需要被精确地对准，形成一个完整的巨大主镜。这些镜子非常敏感，并且需要极高的精度来聚焦远方的光线。在集成过程中，需要进行非常精细的校准和测试，以确保所有部件协同工作，达到设计要求的成像质量。对这些高度敏感的科学仪器的集成和测试，同样需要大量的时间来验证其性能是否达到科学要求。
2. 组件的制造和性能问题： 虽然JWST的许多关键部件（如镜面、科学仪器）早在早些年就已经制造完成并进行了初步测试，但在最终的集成和系统级测试过程中，发现了一些组件的性能不如预期，或者在测试中出现了小的故障，需要返工或进行额外的验证。例如，一些传感器在特定测试条件下表现出非预期的行为，需要深入分析原因并进行修复或重新设计。
3. 对太阳能遮阳板展开问题的返工和改进： 正如前面提到的，太阳能遮阳板是当时最大的技术瓶颈之一。在地面进行的多次模拟展开测试中，工程师们发现了一些问题，例如薄膜的粘合剂性能、展开机构的精确度等，这些问题都需要深入研究和解决。为了确保遮阳板在零重力、极端温度变化的环境下能够稳定可靠地工作，必须对设计和测试方案进行修改和完善，这自然占用了大量的时间。
4. 未能完全满足测试时间表的要求： 大型、复杂的航天器项目，其测试环节往往比预想的要耗时。许多测试需要在一个非常特殊的、模拟太空环境的舱内进行，例如热真空测试，以验证望远镜在极端温度下的工作状态。这些测试的周期都很长，而且需要非常谨慎地进行，任何一个环节出现偏差都可能导致重新开始。当发现问题时，需要更多的时间来进行诊断、修复、再测试。最终，一些关键的测试环节未能如期完成，从而导致了发射日期的推迟。
5. 项目管理和预算问题： JWST项目从一开始就因为其复杂性和创新性而面临巨大的成本和时间压力。虽然2018年推迟到2019年并非是由于核心技术上的“硬性突破”，但项目管理团队为了确保一切万无一失，需要更多的时间来进行验证和整合。而且，在大型航天项目中，预算的超支往往伴随着时间的延误，反之亦然。为了“不惜一切代价”保证项目的成功，允许有一定的时间缓冲来解决技术难题是常有的做法。
总结来说，2018年推迟到2019年的原因，并非是一个孤立的事件，而是JWST作为一个前所未有的、极为复杂的科学任务，在地面进行集成和系统级测试时遇到的技术挑战、对关键部件（尤其是太阳能遮阳板）的反复验证和改进，以及确保所有子系统完美协同工作的必要时间投入。 这些因素累积起来，使得原定的2018年发射日期变得不再现实，项目团队需要更多的时间来完成最后的测试和准备工作，以确保JWST能够安全地抵达L2点，并履行其监测宇宙起源的伟大使命。
值得一提的是，虽然我们今天知道JWST最终是在2021年底才成功发射，但2019年的推迟，本质上是同一系列技术和工程挑战的早期体现。每一次的延期，都是为了更好地完成项目的最终目标，因为一旦发射出现问题，将是无法挽回的损失。
首先，我们得理解JWST的非凡之处。它可不是一般的太空望远镜。它的设计目标是观测宇宙中最古老的光，也就是大爆炸后不久发出的光线，这需要它工作在红外波段。为了捕捉到如此微弱、遥远的光信号，JWST必须装备极其精密的光学系统和强大的探测器，并且要在一个极度寒冷、不受干扰的环境中运行。这个“寒冷环境”意味着它不能像哈勃那样绕着地球转，而是要飞到距离地球约150万公里的日地L2拉格朗日点。这个地点虽然稳定且有利于保温，但一旦发射，维修的可能性几乎为零。因此，在地面上的每一个环节，从制造到集成，都需要达到前所未有的精度和可靠性。
好了，回到2018年推迟到2019年这个具体的时间点，主要原因可以归结为以下几个方面，并且这些原因往往是相互关联的：
1. 集成与测试的复杂性： JWST是一个巨大的、极其复杂的科学仪器，由多个高度精密的子系统组成，包括巨大的镀金铍镜、先进的科学载荷（如近红外相机NIRCam、近红外光谱仪NIRSpec等）、遮阳板、推进系统、通信系统等等。将这些部件全部集成在一起并进行全面的测试，本身就是一项艰巨的任务。
太阳能遮阳板： 这是JWST最标志性的部件之一，也是最大的技术挑战之一。遮阳板由五层极其纤薄的Kapton薄膜组成，每层都比人类头发丝还要薄。这些薄膜需要被精确地展开、拉紧成一层层独立的屏幕，以阻挡来自太阳、地球和月亮的红外辐射，维持望远镜处于极低的运行温度。在地面上，模拟太空中的零重力环境来完美地展开和测试这五层遮阳板，其工程难度超乎想象。在早期的测试中，遮阳板的展开和折叠过程遇到了意想不到的技术难题。例如，在模拟展开过程中，出现了一些“撕裂”和“褶皱”的问题，需要反复修改设计和测试方法来确保其在太空中的可靠性。解决这些问题，需要大量的时间和资源。
科学载荷与光学系统的集成： JWST的光学系统集成了18块六边形的镀金铍镜，它们需要被精确地对准，形成一个完整的巨大主镜。这些镜子非常敏感，并且需要极高的精度来聚焦远方的光线。在集成过程中，需要进行非常精细的校准和测试，以确保所有部件协同工作，达到设计要求的成像质量。对这些高度敏感的科学仪器的集成和测试，同样需要大量的时间来验证其性能是否达到科学要求。
2. 组件的制造和性能问题： 虽然JWST的许多关键部件（如镜面、科学仪器）早在早些年就已经制造完成并进行了初步测试，但在最终的集成和系统级测试过程中，发现了一些组件的性能不如预期，或者在测试中出现了小的故障，需要返工或进行额外的验证。例如，一些传感器在特定测试条件下表现出非预期的行为，需要深入分析原因并进行修复或重新设计。
3. 对太阳能遮阳板展开问题的返工和改进： 正如前面提到的，太阳能遮阳板是当时最大的技术瓶颈之一。在地面进行的多次模拟展开测试中，工程师们发现了一些问题，例如薄膜的粘合剂性能、展开机构的精确度等，这些问题都需要深入研究和解决。为了确保遮阳板在零重力、极端温度变化的环境下能够稳定可靠地工作，必须对设计和测试方案进行修改和完善，这自然占用了大量的时间。
4. 未能完全满足测试时间表的要求： 大型、复杂的航天器项目，其测试环节往往比预想的要耗时。许多测试需要在一个非常特殊的、模拟太空环境的舱内进行，例如热真空测试，以验证望远镜在极端温度下的工作状态。这些测试的周期都很长，而且需要非常谨慎地进行，任何一个环节出现偏差都可能导致重新开始。当发现问题时，需要更多的时间来进行诊断、修复、再测试。最终，一些关键的测试环节未能如期完成，从而导致了发射日期的推迟。
5. 项目管理和预算问题： JWST项目从一开始就因为其复杂性和创新性而面临巨大的成本和时间压力。虽然2018年推迟到2019年并非是由于核心技术上的“硬性突破”，但项目管理团队为了确保一切万无一失，需要更多的时间来进行验证和整合。而且，在大型航天项目中，预算的超支往往伴随着时间的延误，反之亦然。为了“不惜一切代价”保证项目的成功，允许有一定的时间缓冲来解决技术难题是常有的做法。
总结来说，2018年推迟到2019年的原因，并非是一个孤立的事件，而是JWST作为一个前所未有的、极为复杂的科学任务，在地面进行集成和系统级测试时遇到的技术挑战、对关键部件（尤其是太阳能遮阳板）的反复验证和改进，以及确保所有子系统完美协同工作的必要时间投入。 这些因素累积起来，使得原定的2018年发射日期变得不再现实，项目团队需要更多的时间来完成最后的测试和准备工作，以确保JWST能够安全地抵达L2点，并履行其监测宇宙起源的伟大使命。
值得一提的是，虽然我们今天知道JWST最终是在2021年底才成功发射，但2019年的推迟，本质上是同一系列技术和工程挑战的早期体现。每一次的延期，都是为了更好地完成项目的最终目标，因为一旦发射出现问题，将是无法挽回的损失。
网友意见
我在这个帖子里（太空精酿：人类史上令人叹为观止的极限精度制造成果有哪些？）说过，这个詹姆斯韦伯望远镜是个非常夸张的存在：
- 目前仅次于阿波罗登月、航天飞机、国际空间站和GPS项目的美国/人类第五大航天项目，且它只有一个航天器，造价已经逼近100亿美元；比起之前这四个任务数十次到数百次发射且存在不可避免的发射失败，对詹姆斯韦伯而言基本意味着必须成功，否则就亏的太大了。
- 而且它飞在距离地球150万公里的日地拉格朗日二点，出现问题是不可能营救的，可不像哈勃是用航天飞机修了好几次才能用的。
- 它的镜片和遮阳板都是前所未有的存在，镜片大小超出哈勃望远镜10倍以上、遮阳伞更是举世无双。
这次的延期就出现在它的遮阳伞需要继续测试展开工艺上了，这些遮阳伞有五层。
每一层完全展开时长宽占地大小有300平米左右，但即便这么大，每层的厚度其实才25微米或50微米（第一层），这已经包括了镀的硅膜和铝膜。
要知道，人的头发宽度还有80-100微米呢，而考虑到这么薄的一层要做到这么大，真是不可思议了。这恐怕也是人类历史上最牛的一个遮阳板了。
但你别忘了，无论是镜子还是遮阳板，都是需要先陀在一起塞进火箭里，然后进入太空后才慢慢展开的。也就是说经历了剧烈的火箭发射和非常大的温度变化后，它们要在太空中实现刚才我说到的10纳米和25微米精度，这就非常难了。
它的遮阳伞打开机构共计有100个，它们负责在经历剧烈火箭震动和恶劣太空环境后，将这把打伞打开，实现那么夸张的精度。
它到了太空中可没有这些大型机械臂辅助，就得靠自带器件缓慢展开这一层层庞然大物，
类似于在上面绑了100个小型拖车，把这庞然大物缓缓拖开。
所以目前大家觉得，还是在地面上使劲儿测试测试吧，再测试一年看看千万不能出问题啊。毕竟出一点差错就是100亿美元+几千个研究员+上百位博士的毕业问题啊。
因此，对于大型任务而言，任务延期是太正常的事情了，延期3年5年都不是事儿，詹姆斯韦伯早不是第一次延期了，按照原计划它现在应该已经接近结束任务了。
罗塞塔号当年本来计划探测的根本就不是那颗彗星，纯粹因为被各种延期而不断修改探测目标。毕竟彗星可不等你啊，人家该飞飞的，谁鸟你，错过了就换一颗吧。
说实话，它延期发射并不担心，还是希望阿利亚纳5一定要给力啊，千万别出幺蛾子。
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