【簡介：】真正意義上的永動機是不可能的！因為它違背了最基本的科學定律：能量守恒定律！但可以通過借助重力，磁力，偏心等外力轉換成不間斷能量設計出所謂的“永動裝置”但能量微乎其微不具有

真正意義上的永動機是不可能的！因為它違背了最基本的科學定律：能量守恒定律！但可以通過借助重力，磁力，偏心等外力轉換成不間斷能量設計出所謂的“永動裝置”但能量微乎其微不具有實用價值。

謝邀請:物理規(guī)律談什么超越不超越的，物理規(guī)律是永恒不變的。永動機是造出來的，不是目前的科學水平還不能夠?qū)⑺鼘崿F(xiàn)，而是永動究竟是什么玩意？

中國目前的科學技術能造出詹姆斯韋伯那樣的空間天文望遠鏡嗎？

30年內(nèi)很難很難！韋伯望遠鏡其實早在1996年就已經(jīng)設計完畢開始制造，但因為經(jīng)費預算、遮陽傘折疊等原因足足耽誤了25年才發(fā)射升空，可以說韋伯望遠鏡一經(jīng)發(fā)射就已經(jīng)是落后于這個時代的技術水平了。那么，即使是這樣，為什么說咱們國家制造韋伯望遠鏡還很難很難呢？

這篇文章，站長就跟大家聊聊制造韋伯望遠鏡中的幾大難題。

更大口徑的鏡片要問什么是光學天文望遠鏡的核心參數(shù)，那么鏡頭大小必然是最重要的一個。鏡片的口徑大小和觀測能力成正比關系，鏡頭越大，觀測到的距離也就更遠，分辨率也就更高。

韋伯望遠鏡的鏡片口徑史無前例的增大到了6.5米，是前輩哈勃望遠鏡（2.4米）的近3倍，集光面積也從哈勃的4.5平米增大到了25.4平米，這些參數(shù)的升級可真不小。

值得一提的是，別看韋伯的口徑只是增加了不到3倍，但是帶來了極大的制造難度以及成本攀升。

為了解決超大鏡面問題，美國科學家創(chuàng)新性的提出了拼接方案，整個6.5米口徑的鏡頭是由18片六邊形的小鏡片拼接而成，而且為了方便發(fā)射減小阻力，這些小鏡片在發(fā)射前是折疊到一起的，進入到太空后才拼接成一個大鏡頭。

而這18片鏡片拼接和折疊的精度就決定了這塊主鏡頭的成敗，為了達到媲美成片鏡頭的效果，這18片鏡頭的折疊和拼接精度要達到10nm級別，這可是極具挑戰(zhàn)性的精密動作。

敢在如此重要的鏡頭上做文章 ，也就米國有創(chuàng)意、有魄力敢這么玩了！

更精密的鏡面材料韋伯望遠鏡在制造、發(fā)射和展開工作時要面臨一百多度溫差的環(huán)境溫度。特別是它的核心器件工作溫度已非常接近絕對零度，對鏡面材料的要求極高，因此需要同時具備抗彎剛度高、熱穩(wěn)定性好、熱導率高、反射率高、密度低、溫度形變小、性質(zhì)不活潑等特點。

在精密要求上，鏡片的制造加工精度要達到10納米級別，這個要求所允許的誤差相當于一張A4紙厚度的萬分之一，考驗的是一個國家的精密機床等基礎工業(yè)水平。

遮陽傘的制造和自主展開控制遮陽傘的功能簡單來說就是為了給望遠鏡遮擋一些太陽光和地球反射回來的光，讓望遠鏡維持在一個極低的溫度，擺脫地球和太陽的輻射干擾，讓觀測更加精確。

這部分的難度主要體現(xiàn)在遮陽傘的制造以及升空后的展開動作兩個方面。

在制造方面，這把遮陽傘采用5層結構，每一層材料主要由聚酰亞胺、硅膜和鋁膜構成，首層最厚也僅為50微米，比人類頭發(fā)絲直徑還小，而中間層僅為25微米，可以說非常精密了。

而這5層要達到的效果就是能屏蔽300℃以上的溫度，也就是說向陽面即使有300度以上，被遮擋后傳遞給望遠鏡的溫度也僅僅是0℃左右。

只是掌握了遮陽傘的制造還不行，還得想辦法把遮陽傘給送上太空并且能夠在太空中順利展開，畢竟這個遮陽傘足足有300個平米大小，現(xiàn)有的火箭還沒辦法把它展開后送上去，所以科學家們不得不把它折疊起來塞進火箭里。

進入太空后火箭將其“吐出”，然后釋放出100多臺小車抓住遮陽傘的一角讓其逐層展開，每個小車的動作需要完美配合，避免褶皺或者撕裂，這個難度也是非常之大。

這也是為什么前兩天遮陽傘被成功打開的消息傳回地球時，科學家們會激動到流眼淚的原因。

拉格朗日2點的安穩(wěn)運行為了追求觀測的極致效果，避免地球塵埃、輻射的影響，韋伯望遠鏡被發(fā)射到了距離地球150萬公里的太空中，這個地方被稱為“地日拉格朗日L2點”。

這個距離有多遠，大概是地球和月球距離（38萬公里）的4倍！

而它的前輩哈勃望遠鏡，離地球僅僅是575公里。

發(fā)射到這么遠，就存在一個大問題：

150萬公里的距離實在太遠，人類根本沒辦法進行升空維修，這就要求韋伯望遠鏡上的所有設備都必須一次性成功，容不得半點差錯，這對研究設計來說難度非常之大。

當年哈勃望遠鏡發(fā)射后就曾發(fā)生了故障影響觀測，人類不得不派出5次航天飛機進行維修，才避免了幾十億的損失。

只是哈勃望遠鏡距離地球只有575公里，而韋伯則是150萬公里，這就是“一錘子買賣”，非?？简灱夹g可靠性。

超高的經(jīng)費預算其實，除了技術難度之外，讓我們望而卻步的，還有巨大的研發(fā)經(jīng)費投入。

韋伯望遠鏡是迄今為止世界上最貴的單體航天器，造價達到了100億美金，考慮到它的質(zhì)量僅為6.5噸，也就意味著它的單價超過人民幣10000元/克，是黃金單價的20余倍！

所以，韋伯望遠鏡是名副其實的“黃金眼”！

與之形成鮮明對比的是，咱們國家每年的航天總預算僅僅是20億美金左右，咱們用于探測任務的悟空號探測器也僅僅是投入了不到1億美金。

悟空號：

巨大的經(jīng)費差距，一定程度上也就注定了研發(fā)技術水平的差距。

技術積累需一步一個腳印數(shù)據(jù)統(tǒng)計，人類從上世紀60年代以來總共發(fā)射了大概100個天文望遠鏡，而中國在里面只有悟空號一個暗物質(zhì)探測器，存在感非常低。

在未來兩年內(nèi)，咱們國家最先進的天文望遠鏡是計劃在2024年發(fā)射升空的“巡天”光學艙平臺搭載的望遠鏡。

這個望遠鏡將會被發(fā)射至離地球320公里左右的中國空間站軌道上，基本上是貼地飛行了。

望遠鏡的鏡頭口徑將達到2米，略小于哈勃望遠鏡的2.4米，配備31個9k×9k CCD、8個4k×6k CMOS GS、8個2k×2k CMOS WFS，25億+2億像素，觀測波長范圍255~1000納米，g波段模擬像質(zhì)0.13~0.15角秒，軌道高度393千米時對地極限分辨率0.132米，有效視場1.1平方度，帶有7個濾光片，具有光譜能力。在角分辨率、光軸長期指向穩(wěn)定性等方面，該望遠鏡的性能仍不及哈勃望遠鏡。

技術積累需要一步一個腳印，指望我們從一無所有的水平直接跳躍到制造世界最先進望遠鏡的水平，這本身就是一種違背科學規(guī)律的說法，咱們國家制定“巡天”望遠鏡計劃時，必然做了多種考量，任何的詆毀或吹捧都改變不了中國航天的穩(wěn)健步伐。

你認為中國能制造出韋伯望遠鏡嗎？你認為最大的難度是什么？歡迎留言區(qū)討論！

這里是科學驛站，我是站長，歡迎點贊和關注！

答案是——能，以中國目前的科學技術是可以造出像詹姆斯韋伯那樣的空間天文望遠鏡的，當然了，這是從宏觀角度上得到結論。歡迎關注兵器知識譜，今天我們來科普關于空間天文望遠鏡的知識。

詹姆斯韋伯空間天文望遠鏡從1996年立項到前日發(fā)射升空，一共歷時25年，總共花費資金97億美元，將在距離地球150萬公里的L2拉格朗日點軌道運行，對宇宙空間進行觀測。

與以前的哈勃望遠鏡相比，詹姆斯韋伯空間天文望遠鏡的特點主要有以下三點：第一、運行距離遙遠；第二、采用紅外線探測、第三、探測距離更遠。

我們先來說第一點——運行距離遙遠。詹姆斯韋伯空間天文望遠鏡的運行軌道為L2拉格朗日點，所謂拉格朗日點又稱為平動點，簡單理解就是兩個天體的連線上，且靠近較小天體的一側。

也就是地球與太陽連成一線，靠近地球的那一側，我們可以用“三點一線”來理解，在這個點上地球引力的影響是非常小的，航天器就像同步衛(wèi)星一樣在這個點上跟著地球轉圈圈，確保自己始終背對著太陽。

L2拉格朗日點距離實在是太遙遠了，與地球的距離達到了150萬公里，所以想要造出像詹姆斯韋伯那樣的空間天文望遠鏡，先決條件就是擁有將航天器運送到距離地球150萬公里的L2拉格朗日點的能力。

下圖為太陽系中的幾個拉格朗日點，紅色箭頭指示的就是詹姆斯韋伯空間天文望遠鏡即將到達的目的地——L2拉格朗日點，它將在這里進行環(huán)繞運行。

第二點——采用紅外線探測。人類第一個深空探測天文望遠鏡是哈勃望遠鏡，它采用了白光探測原理，簡單來說就是將一部巨大的天文望遠鏡送入太空近地軌道進行觀測。

而詹姆斯韋伯空間天文望遠鏡則是采用了紅外線成像技術，這就好比特種兵槍械上使用的白光瞄準鏡與紅外線瞄準鏡的區(qū)別，白光瞄準鏡只能對可見光進行觀測，而紅外線瞄準鏡則可以觀測所有處在絕對零度以上溫度的物體（＞-273.15℃）。

這就是詹姆斯韋伯空間天文望遠鏡需要一面由18塊鍍金鈹反射鏡組成主鏡陣矩的原因，這是能造出像詹姆斯韋伯那樣的空間天文望遠鏡的基礎條件，即具備制造大型高端紅外線探測儀的能力。

第三點——探測距離更遠。詹姆斯韋伯空間天文望遠鏡的核心任務是探索宇宙大爆炸的奧秘，即生命起源，如果有人理解為尋找宇宙新生命或者外星人，那也不算錯。

如何才能達到探索宇宙大爆炸奧秘的目的呢？答案就是要看得更遠，因為宇宙大爆炸的發(fā)生是以光線的形式呈現(xiàn)的，如果能夠看得更遠，那么這些光線就會被探測到，比如說135億光年以外的光線。

下圖為玉兔二號的紅外相機所拍攝的月球表面圖片，我國的航天紅外成像技術已經(jīng)達到世界領先水平，制造大型陣列紅外相機不存在技術限制。

因此更遠的探測距離是能造出詹姆斯韋伯空間天文望遠鏡的技術基礎，詹姆斯韋伯空間天文望遠鏡集合了人類目前最先進、最前沿的電子、光學、化學、遙感等高科技于一身，代表著人類空間探測的最高技術水平。

那么問題就來了：同樣做為一個航天大國，中國目前的科學技術能不能造出像詹姆斯韋伯那樣的空間天文望遠鏡呢？

如果從以上三個特點來看，從理論上來講，中國是具備這樣的能力的，依據(jù)也是上述講到的三大特點。

第一，深空遙測技術，我國的“嫦娥二號”衛(wèi)星在2011年6月初結束探月任務后就向L2拉格朗日點進發(fā)，經(jīng)過77天的飛行，于同年8月25日準確進入L2拉格朗日環(huán)繞軌道。

這說明我國已經(jīng)具備將航天器運送至運行距離遙遠的L2拉格朗日環(huán)繞軌道的能力，也就是說中國目前已經(jīng)具備制造詹姆斯韋伯空間天文望遠鏡的先決條件。

下圖為嫦娥二號衛(wèi)星的飛行軌跡解析，2011年就已經(jīng)飛到L2拉格朗日點，目前已經(jīng)飛到距離地球7000萬公里以外的深空。

第二、大型高端紅外線探測器技術，縱觀整個地球，也只有我國能在這項領域上與美國叫板，比如說月球探測、火星探測等等，因此像這樣的硬件條件我國同樣是具備的。

第三、遠距離紅外探測技術，我國在X紅外焦平面陣列技術、量子阱和超晶格紅外探測器陣列技術以及紅外焦平面陣列關鍵制造技術，甚至是量子阱和超晶格紅外探測器陣列的研究是出于世界領先水平的，就探測技術而言，我國是擁有這個能力的。

這就是我們說中國目前具備制造像詹姆斯韋伯那樣的空間天文望遠鏡的能力的依據(jù)。

但問題在于這只是理論上的“可以”，而客觀上的“可以”則有待將來驗證，畢竟我國目前的空間天文望遠鏡技術尚停留在對“巡天”天文望遠鏡的水平上。

“巡天”天文望遠鏡類似于哈勃天文望遠鏡，技術上是超過哈勃的，但是重量、口徑等基礎規(guī)格卻低于哈勃，并且還要等到2024年才能發(fā)射聲控。

這就意味著我國的空間天文望遠鏡水平還未問世就已經(jīng)落后美國整整一代了，所以我們這里所說的“可以”實質(zhì)上是宏觀角度上的“可以”，而現(xiàn)實是在可預見的未來，我國很難造出像詹姆斯韋伯那樣的空間天文望遠鏡。

下圖為被稱之為“中國版哈勃望遠鏡”的“巡天”空間天文望遠鏡想象圖，我國實際上的空間天文望遠鏡水平只達到了或者說還未達到哈勃望遠鏡的水平，像詹姆斯韋伯空間天文望遠鏡那樣的深空探測器還有很遠的差距需要去追趕。