为了获得更好的观测能力，詹姆斯·韦伯在各项方面都进行了升级、更新，可以说每笔钱都用在了刀刃上 。
1、更大口径的镜片
光学和红外望远镜的核心是镜片，其口径与观测能力成正比，但也需要更高成本 。相比此前最大的哈勃望远镜，詹姆斯·韦伯的镜片口径从2.4米提升到了6.5米，集光面积也从4.5平方米攀升到了25.4平方米 。
需要注意的是，口径增加带来的整体难度和造价提升并不是线性增长关系，光是这一项，就直接决定了詹姆斯·韦伯的预算远超哈勃 。
人类、哈勃望远镜主镜和詹姆斯·韦伯主镜的大小对比（图片来源：NASA）
镜片太大，几乎很难整体制造，不仅失败风险大、材料成本极高，也势必带来整体质量和体积的攀升，甚至远超人类现有火箭的发射能力 。因此，詹姆斯·韦伯的镜面设计选择了拼接方案，由18面一模一样的六边形组成，发射时折叠起来，进入太空后再拼接到一起 。
2、堪称“鬼斧神工”的镜面材料
詹姆斯·韦伯在制造、发射和工作时要面临截然不同的温度环境 。特别是它的核心器件工作温度已非常接近绝对零度，对镜面材料的要求极高，因此需要同时具备抗弯刚度高、热稳定性好、热导率高、反射率高、密度低、温度形变小、性质不活泼等特点 。
而在精度要求上，最后镜片成型的制造加工精度要达到10纳米级别，这个要求所允许的误差相当于一张A4纸厚度的万分之一！而且在进入太空后，整体拼接和镜片姿态控制的精度也要达到同等水平 。
综合上述要求，詹姆斯·韦伯的镜片主要材料选择了碱土金属铍，10纳米几乎就是几十个铍原子并排摆在一起的宽度，这是接近“鬼斧神工”级别的制造加工工艺要求 。
3、一把屏蔽热量的“太阳伞”
远离地球，不代表能彻底摆脱地球的干扰，詹姆斯·韦伯还要面对太阳光和地球反射光/热辐射的干扰 。为此，它需要背上一个大大的“太阳伞”来屏蔽热量，并使用主动冷却系统维持核心部件接近绝对零度的工作环境 。
遮阳板总共有五层，都要精准打开（图片来源：NASA）
按照设计要求，这把伞需要提供300摄氏度以上的温度屏蔽效果 。这相当于一面是高温油炸，另一面却是冰天雪地 。它的每一层材料主要由聚酰亚胺、硅膜和铝膜构成，首层最厚也仅为50微米，比人类头发丝直径还小，而中间层仅为25微米 。
更大的难度还在后面——这把“太阳伞”如何顺利展开？
“太阳伞”每一层的面积约300平米，在发射时会被塞进火箭里剧烈振动，进入太空后要在激光引导下让100余个小型拖车带着逐层展开 。难度可想而知，这无疑是人类历史上最厉害的.一个遮阳板 。
整体来看，詹姆斯·韦伯需要的都是最先进的科技，且各种研发都是“孤品”，它既没有备份，也不会量产，必须保证100%成功率 。除此以外，还要经过一系列极高成本的测试和维护 。这些因素累加在一起，让它的预算迅速攀升到了100亿美元级别 。
詹姆斯·韦伯的官方海报（图片来源：NASA）
看似“咕咕咕”，其实是必须一次成功的魄力
我们都知道，哈勃望远镜虽然远在太空中，但也仅离地球表面大约575公里，可以说“紧挨”着地球 。那詹姆斯·韦伯为什么不能像哈勃望远镜一样，在离地球近一些的地方工作呢？
这是因为地球和所有的物体一样都是热源，在源源不断往外反射阳光和辐射红外线，否则就会持续变暖 。因此，即使在太空中，地球附近不可避免地存在逃逸的空气分子和星际尘埃，对太空望远镜依然有一定影响 。对于更加精密的詹姆斯·韦伯来说，这些影响尤其明显 。所以，它必须想尽办法远离它的诞生地——地球 。
然而，“逃离”地球后，并非就万事大吉了 。进入错综纷繁的引力世界，航天器将受到太阳、地球、月球，乃至宇宙万物的引力影响，这使得它的轨道很难稳定下来 。对于质量和体积都很大的望远镜而言，频繁地通过发动机工作维持轨道，不仅会导致发射时必须携带大量推进剂，也会极大地影响观测质量 。
因此，必须要在上述要求中找到一个平衡 。权衡利弊后，科学家们选择了日-地引力平衡的拉格朗日2点作为詹姆斯·韦伯的工作地点 。这里距离地球150万公里（月球距离地球不过38万公里），远离了地球这个热源和灰尘源的干扰，温度也低达零下220摄氏度以下，可满足望远镜的整体工作温度环境要求 。此外，在“日-地拉格朗日2点”，太阳和地球两大引力源和谐共处，共同牵引附近的航天器围绕太阳稳定运动，航天器所需要的轨道维持成本极低 。
推荐阅读
- 湖北雅称叫什么
- 金石不渝值千金的意思
- 立蛋作文 立蛋作文500字
- 62岁“清咖婆婆”张小磊，28岁就成金鹰视后，至今活跃在娱乐圈
- 把“欺骗”当成历练，从来不抱怨，再难过也要保持微笑的星座都有谁呢？
- 左倾右倾是什么意思?区别是什么? “左倾”、“右倾”？
- 声韵美名词解释
- 唐筛太他妈坑人了三体21 唐筛太他妈坑人了
- 幼儿园教师国培研修计划 教师国培研修学习计划
- 什么年树人填数字