作為哈勃望遠鏡的繼任者，韋伯望遠鏡的效能將超出哈勃100倍，將幫助人類更進一步探索宇宙奧秘。正如負責該專案的資深科學家，諾貝爾物理獎獲得者約翰·馬瑟所言：

哈勃是將未知事物展現於人類面前，挑起了我們的求知慾；而關於這些事物的答案，我們要靠韋伯望遠鏡去探索。

韋伯望遠鏡比哈勃強在哪？接下來做個簡單介紹。要說明的是，兩者主打的觀測波段不同，哈勃主打可見光，韋伯則主打紅外光。

首先，看看兩者的主鏡片。哈勃主鏡片的直徑為2.4米。相比之下，韋伯主鏡片的直徑翻了兩倍多，高達6.5米，由18塊正六邊形子鏡片組合而成。

從總的體型上來看，韋伯望遠鏡也要甩哈勃好幾條街。哈勃的大小與一輛校巴相當，韋伯的大小則堪比一個網球場。

在工作位置上，哈勃在環繞地球的軌道上進行觀測，韋伯則將前往太陽與地球的第二拉格朗日點。

另外，還有很重要的一點。哈勃太空望遠鏡是1990年4月24日發射升空的，至今已服役了近30年，所裝配的零件和部件都是過時的，且存在一定的老化。在某種意義上來看，哈勃也算是個古董了。

最後，值得一提的是，由於專案過於龐大，韋伯望遠鏡的發射時間一拖再拖，目前的預定發射時間為2019年春季。

韋伯望遠鏡升級的地方在於觀測能力增強了不少，直徑為6.5米（21英尺），紅外波段，能夠接收來自130億年前的光，使得天文學家們能夠研究第一代恆星和星系。與哈勃望遠鏡不同的地方在於哈勃是可見光望遠鏡，升級到紅外觀測，鏡面直徑增大，可收集到更遙遠天體的微弱紅外訊號，有助於研究太陽系內的行星大氣、太陽系內天體和系外行星。如果用升級可能不太全面，因為韋伯望遠鏡是全新打造的平臺，不僅僅是對哈勃的升級，與哈勃相比，觀測能力是全面提升了。

但該專案的延期和預算令人擔憂，韋伯望遠鏡審查委員會將在2018年初進行獨立審查，以確定2019年6月能夠發射。毫不誇張地說，只有韋伯望遠鏡發射成功並能夠投入使用，許多科學實驗和目標才能完成。起初，國會制定的韋伯望遠鏡專案的預算為16億美元，上限為80億美元，並與2011年發射。

然而，NASA多次修訂預算（連同多次延期），到2019年發射，成本將達88億美元。一旦JWAT發射成功，她將服務於全球數以千計的天文學家。作為NASA、歐洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CSA）的合作專案，她將開啟國際合作的新紀元。

但最讓人期待的還是JWST在科學上的表現。推遲發射的原因中相當一部分是因為整合和測試工作，這是最有可能出現問題的地方，推遲發射是可想而知的，那麼預算也會相應增加。

作為哈勃望遠鏡的繼任者，簡單來說，韋伯太空望遠鏡將比它強大百倍。韋伯望遠鏡是由美國宇航局、歐洲航天局和加拿大航天局共同投資的超級天文專案，專案經費達到了驚人的80億美元，但因種種原因，使得發射時間一再推遲，從最初預計的2011年發射，之後多次推遲，目前最新計劃時間是2021年3月份。

韋伯望遠鏡比哈勃望遠鏡更加強大，而且能夠探測到更遠的宇宙並發現遙遠星系中的星球，甚至能為我們提供工具來尋找能夠維持生命存活的大氣痕跡。首先，鏡面比哈勃望遠鏡的更大，更大的採光區域意味著它能夠超越哈勃太空望遠鏡，探索更遙遠的宇宙時期。另外，哈勃的軌道距離地球較近，而韋伯望遠鏡則距離地球150萬公里。

哈勃望遠鏡能夠看到宇宙青少年時期的星系，而我們藉助韋伯望遠鏡將能夠首次追溯宇宙中最早的物體，就是宇宙的嬰兒期。

韋伯太空望遠鏡將藉助紅外線觀測宇宙，幫人類繪製宇宙圖譜，能夠為我們提供一條進一步探索宇宙的路線圖，也就是說，它將幫助我們尋找外星行星。

詹姆斯韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）是一種空間望遠鏡，它將是哈勃太空望遠鏡的繼承者。JWST將提供比哈勃更高的解析度和靈敏度，並將能夠在天文學和宇宙學領域進行廣泛的研究。其主要目標之一是觀察宇宙中最遙遠的事件和物體，如最初星系的形成，這些型別的目標是目前地面和天基儀器無法達到的。其他目標包括瞭解恆星和行星的形成，以及直接想象外行星和新星。

JWST的主鏡光學望遠鏡元件由18個由鍍金鈹製成的六角形鏡段組成。它們結合在一起形成了一個直徑6.5米（21英尺4英寸）的鏡子，比哈勃望遠鏡的2.4米（7英尺10英寸）的鏡子大得多。與哈勃望遠鏡不同的是，JWST望遠鏡可在近紅外（0.1-1μm）光譜、可見光和近紅外（0.6-27μm）光譜中觀測，它將在較低的頻率範圍內從長波可見光到中紅外（0.6-27μm）進行觀測。這將使JWST能夠觀測到對哈勃和其他早期觀測儀器來說太古老和太遠的高紅移天體。為了能夠在紅外線中不受干擾地觀測，望遠鏡必須保持非常冷的溫度，因此它將被部署在地球附近的空間——日地軌道的拉格朗日點，同時還要用5張表面塗有矽和鋁膜的大型遮陽板將使JWST搭載的四臺科學儀器溫度低於50K。

JWST是由美國國家航空航天局（NASA）主導開發的，以美國政府官員詹姆斯·E·韋伯（James E.Webb）的名字命名，他是美國國家航空航天局（NASA）的第二任執行官，並參與過阿波羅計劃。由於有許多延誤和成本超支，並在2005年進行了重大的重新設計。 JWST專案多次推遲發射日期，目前的發射計劃已推遲到2021年3月。

JWST最早起源於1996年，當時是下一代太空望遠鏡（NGST）。2002年，它以美國國家航空航天局第二任行政長官（1961-1968）詹姆斯·E·韋伯（1906-1992）的名字重新命名。

該望遠鏡的預期質量約為哈勃空間望遠鏡的一半，但其主鏡（直徑6.5米的金鍍膜綠柱石反射鏡）的收集面積將是哈勃空間望遠鏡的5倍（25平米或270平方英尺，而哈勃的數字是4.5平米或48平方英尺）。JWST面向近紅外天文學，但也可以看到橙色和紅色可見光，以及中紅外區域。該設計強調近中紅外的三個主要原因：高紅移物體的可見光發射轉移到紅外波段，碎片盤和行星等冷物體在紅外波段的發射最強烈，這一波段很難從地面或哈勃等現有空間望遠鏡進行研究。地面望遠鏡必須透過大氣層，大氣層在許多紅外波段是不透明的。即使大氣是透明的，許多目標化合物，如水、二氧化碳和甲烷，也存在於地球大氣中，這使得分析變得非常複雜。現有的哈勃等空間望遠鏡不能研究這些波段，因為它們的反射鏡不夠冷（哈勃反射鏡保持在大約15攝氏度），因此望遠鏡本身在紅外波段輻射很強。

JWST將在離地球軌道約930000英里（1500000公里）的地球-太陽L2點附近執行。相比之下，哈勃軌道距離地球表面340英里（550公里），而月球距離地球大約25萬英里（40萬公里）。這種距離使得JWST硬體的發射後維修或升級幾乎不可能。靠近這一點的物體可以與地球同步環繞太陽執行，使望遠鏡保持大致恆定的距離，並使用一個遮陽板阻擋太陽和地球的熱量和光線。這將使航天器的溫度保持在50K（-220°C；-370°F）以下，這對於紅外觀測是必要的。JWST的主承包商是諾斯羅普·格魯曼公司。

為了在紅外光譜中進行觀測，JWST必須保持非常冷（低於50 K（-220°C；-370°F）），否則望遠鏡本身的紅外輻射會壓倒其儀器。因此，它使用一個巨大的遮蔽體來阻擋來自太陽、地球和月球的光和熱，並且它靠近地球的位置——L2點使太陽、地球和月球始終保持在航天器的同一側。它圍繞L2的軌道避開了地球和月球的陰影，為遮陽板和太陽能電池板維持了一個恆定的環境。遮蔽在黑暗面的整個結構中保持穩定的溫度，這對於保持主鏡段的精確對準至關重要。

五層遮陽板由聚醯亞胺薄膜製成，薄膜一面塗有鋁，另一面塗有矽酮。測試期間，精密薄膜結構曾出現意外撕裂。

遮陽板被設計成12次摺疊，這樣它就可以安裝在里亞納5號火箭的4.57米×16.19米有效載荷整流罩內。一旦部署在L2點，將展開到21.197米×14.162米。遮陽板是在阿拉巴馬州亨茨維爾的Mantech（Nextolve）手工組裝的，在交付美國加利福尼亞州託諾思羅普格魯曼尼登多海灘進行測試之前。

JWST的主反射鏡是一個直徑6.5米的黃金塗層綠柱石反射鏡，收集面積為25平方米。這對現有的運載火箭來說太大了，所以反射鏡由18個六邊形組成，在望遠鏡發射後將展開。影象平面波前感測的全相位檢索將用於使用非常精確的微型電機在正確的位置定位鏡段。在最初的配置之後，它們只需要每隔幾天進行一次更新，以保持最佳的聚焦狀態。這不同於像凱克這樣的地面望遠鏡，凱克望遠鏡使用主動光學技術不斷調整它們的鏡段，以克服重力和風荷載的影響，而且由於缺乏環境因素，這是可能的。望遠鏡在太空中的轉動擾動。

JWST的光學設計是三層濾過的去像散透鏡，它利用彎曲的二次和三次鏡來提供寬視野下無光學畸變的影象。此外，還有一個快速轉向鏡，可以每秒多次調整其位置，以提供影象穩定。

JWST主要攜帶了4臺儀器，稱為綜合科學儀器模組（ISIM），由粘結石墨環氧複合材料連線到韋伯望遠鏡結構的底部。

近紅外攝像機（NIRCAM）：是一種紅外成像儀，其光譜覆蓋範圍從可見光邊緣（0.6微米）到近紅外（5微米）。NIRCAM還將作為觀測臺的波前感測器，用於波前感測和控制活動。Nircam是由亞利桑那大學領導的一個團隊與首席調查官Arcia J.Rieke共同建造的。工業合作伙伴是洛克希德馬丁公司位於加州帕洛阿爾託的先進技術中心。

近紅外光譜儀（NIRSpec）：也將在相同的波長範圍內進行光譜複製。它是由荷蘭歐洲空間局（theeuropean space agencyatestecinnoordwijk）建造的。領先的開發團隊由空客防務與空間公司、德國奧托布倫公司和弗里德里希·沙芬公司以及戈達德航天飛行中心的人員組成；由皮埃爾·費洛伊特（皮埃爾·科勒·諾梅爾蘇普·裡尤爾·德·里昂公司）擔任NIRSpec專案科學家。NIRSpec設計提供了三種觀測模式：使用稜鏡的低解析度模式、R~1000多目標模式和R~2700積分場單元或長縫光譜模式。透過操作波長預選機制（稱為濾光輪元件）並選擇相應的色散元件來切換模式。（稜鏡或光柵）使用光柵輪裝配機構。這兩種機構均基於紅外空間觀測臺成功的等光輪機構。多目標模式依賴於一個複雜的微型快門機制，允許在nirspec的視野中的任何地方同時觀察數百個單獨的物體。機械裝置及其光學元件由德國奧伯科森的卡爾蔡司光電有限公司根據阿斯特里姆公司的合同進行設計、整合和測試。

中紅外儀器（MIRI）：將測量5至27微米的中紅外至長紅外波長範圍。它包含紅外攝像機和成像光譜儀。MIRI是由美國國家航空航天局和歐洲國家聯盟合作開發的，由美國亞利桑那大學的George Rieke和英國ASTR的Gillian Wright領導。愛丁堡經濟技術中心是科學技術設施委員會（STFC）的一部分。MIRI具有與NIRSPEC類似的車輪機構，也是卡爾蔡司光電有限公司根據海德堡馬普天文研究所的合同開發和建造的。完成的MIRI光學臺架組裝於2012年年中交付給Togoddardin，最終整合到ISIM中。MIRI的溫度不得超過6k：位於環境保護罩暖側的氦氣機械冷卻器提供冷卻。

精細制導感測器和近紅外成像儀和無縫光譜儀（FGS/NIRISS）：由加拿大航天局領導，由專案科學家約翰·哈欽斯（加拿大國家研究委員會赫茨伯格天體物理研究所）領導，用於穩定科學觀測期間天文臺的視線。fgs的測量既用於控制航天器的整體方向，也用於驅動精細的轉向鏡以實現影象穩定。加拿大航天局還提供了一個近紅外成像儀和無縫光譜儀（NIRISS）模組，用於在0.8至5微米波長範圍內進行天文成像和光譜分析，該模組由蒙特利爾大學的首席研究員任道揚領導。作為一個單一的單位，它們的用途完全不同，一個是科學儀器，另一個是天文臺支援基礎設施的一部分。

Nircam和Miri以星光阻斷日冕圖為特徵，用於觀察暗淡目標，如離明亮恆星很近的外行星和恆星盤。

NIRCAM、NIRSPEC、FGS和NIRISS模組的紅外探測器由Teledyne成像感測器（前身為羅克韋爾科學公司）提供。詹姆斯·韋伯空間望遠鏡（JWST）綜合科學儀器模組（ISIM）和指揮與資料處理（ICDH）工程團隊使用空間線在科學儀器和資料處理裝置之間傳送資料。

太空船是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的主要支撐部件，它承載著大量的計算、通訊、推進和結構部件，將望遠鏡的不同部分與非視場結合在一起，形成了太空望遠鏡的航天器元件。JWST是整合科學儀器模組（ISIM）和光學望遠鏡元件（OTE）。ISIM的區域3也在太空船匯流排內；區域3包括ISIM命令和資料處理子系統以及微製冷機。

航天器透過可展開塔元件與光學望遠鏡元件相連，該元件也與遮陽板相連。

航天器的結構必須支援6.5噸的太空望遠鏡，而它本身的重量為350千克（約770磅）。它主要由石墨複合材料製成到2015年它在加利福尼亞組裝，之後它必須與太空望遠鏡的其餘部分整合，才能實現2021年的發射計劃。該匯流排可以提供一個弧秒的指向，並將振動隔離到兩個微秒。

航天器位於面向太陽的“溫暖”側，工作溫度約為300 K。面向太陽側的所有裝置都必須能夠處理JWST Halo軌道的熱條件，該軌道的一面在連續Sunny下，另一面在航天器遮陽板的陰影下。

航天器的另一個重要方面是中央計算、儲存器和通訊裝置。處理器和軟體將資料從儀器傳送到固態儲存器核心，並將資料傳送回地球並接收命令的無線電系統。計算機還控制指向和航天器的力矩，接收來自陀螺儀和星體跟蹤器的感測器資料，並根據情況向反作用輪或推進器傳送必要的命令。

對大型紅外空間望遠鏡的需求可以追溯到幾十年前，在美國，太空梭正在開發的時候就計劃好了太空梭紅外望遠鏡設施，當時人們承認了紅外天文學的潛力與地面望遠鏡相比，空間天文臺沒有大氣吸收紅外線。對於天文學家來說，這將是一個全新的天空。

然而，紅外望遠鏡有一個缺點，即它們需要保持極冷，紅外波長越長，它們就越冷。如果不是這樣，裝置本身的背景熱會壓倒探測器，使其有效地變盲。這可以透過精心設計的航天器來克服，特別是透過放置遙控器來克服。使用超冷物質，如液氦，對望遠鏡進行降溫，這意味著大多數紅外望遠鏡的壽命都受到冷卻液的限制，最短為幾個月，最長可能為幾年。一個例子是哈勃的nicmos儀器，它最初使用的是一塊氮氣冰，幾年後耗盡，然後被轉換成連續工作的冷卻器。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的設計目的是在沒有杜瓦瓶的情況下冷卻自己，它將遮陽板和散熱器與中紅外儀器相結合，使用一個額外的低溫冷卻器。

哈勃太空望遠鏡的延遲和成本增加可以與哈勃太空望遠鏡自身造價相比。當哈勃於1972年正式啟動時，它的開發成本估計為3億美元（2006年固定美元約為10億美元）。但到1990年它被送入軌道時，其成本大約是該望遠鏡的四倍。此外，新的儀器和到2006年維修的成本至少增加到90億美元。

與其他擬議的空間天文臺相比，大多數已被取消或擱置，包括地球軌道探測器（2011年）、空間干涉測量任務（2010年）、國際X射線天文臺（2011年）、Maxim（微秒X射線成像任務）、SAFIR（單孔徑遠紅外天文臺）、SUVO（空間紫外可見光觀測站）。

JWST的主要科學任務有四個關鍵目標：從宇宙大爆炸後形成的第一顆恆星和星系中尋找光，研究星系的形成和演化，瞭解恆星和行星系統的形成，研究行星系統和生命理論。這些目標可以更進一步實現。有效地透過近紅外光而不是光譜可見部分的光進行觀察。因此，JWST的儀器將無法像哈勃望遠鏡那樣測量可見光或紫外線，但將具有更大的能力來進行紅外天文學研究。JWST將對0.6（橙色光）到28微米（約100 K（-170°C；-280°F）下的深紅外輻射）的波長範圍敏感。

JWST將位於日地軌道的第二拉格朗日點（L2）附近，該點距離地球1500000公里（930000英里），與太陽正對面。通常情況下，繞太陽公轉的物體比地球更遠，完成其軌道需要一年以上的時間，但在這兩點附近，地球和太陽的聯合引力使航天器能夠在繞太陽公轉的同時繞地球公轉。望遠鏡將圍繞著哈洛軌道上的這2個點旋轉，這個點相對於斜軸傾斜，半徑約為800000公里（500000英里），大約需要半年時間才能完成。由於L2點只是一個沒有引力的平衡點，所以哈洛軌道不是通常意義上的軌道：宇宙飛船是實際上在圍繞太陽的軌道上，光暈軌道可以被認為是控制漂移，為了保持在這個點的附近，這需要飛船定期進行軌道調整。

JWST是哈勃太空望遠鏡（HST）的正式繼承者，由於其主要重點是紅外觀測，所以它也是皮策太空望遠鏡的繼承者。JWST將遠遠超過這兩個望遠鏡，能夠看到越來越多的老恆星和星系。紅外觀測是實現這一目標的關鍵技術，因為它能更好地穿透遮蔽的塵埃和氣體。這樣可以觀察到更暗、更冷的物體。由於地球大氣中的水蒸氣和二氧化碳強烈吸收了大部分紅外線，地面紅外天文學僅限於較窄的波長範圍，而大氣層吸收的強度較低。此外，大氣本身以紅外線輻射，通常是被觀測物體發出的壓倒性光。這使得太空望遠鏡更適合紅外線觀測。

物體越遠，看起來越年輕，它的光到達人類觀察者需要更長的時間。因為宇宙在膨脹，隨著光的傳播，它會發生紅移，因此，如果在紅外線中觀察到物體，那麼在極端距離的物體就更容易看到了。JWST的紅外線能力預計將使它能夠及時地看到在大爆炸後僅幾億年後形成的第一個星系。

紅外輻射可以更自由地透過散佈可見光的宇宙塵埃區域。紅外觀測可以研究可見光譜中被氣體和塵埃遮蔽的物體和空間區域，例如分子云。在恆星誕生的地方，產生頂行星的環形星盤，以及活動星系的核心。

相對較冷的物體（溫度低於幾千度）主要在紅外線中發出輻射，這是普朗克定律所描述的。因此，大多數比恆星更冷的物體在紅外波段得到了更好的研究。這包括星際介質的雲、褐矮星、我們自己和其他太陽系中的行星、彗星和柯伊伯帶物體，這些物體將用需要額外製冷機的中紅外儀器（MIRI）觀測到。

如果說世界上哪一臺望遠鏡最為著名？那麼毫無疑問就是哈勃望遠鏡了，它於1990年4月24日在美國肯尼迪航天中心由“發現者”號太空梭成功發射，之後就成為天文史上最重要的儀器，太空中執行的它彌補了地面觀測的不足，並且幫助天文學家解決了許多天文學上的基本問題，使得人類對天文物理有更多和更深刻的認識，其獲取的宇宙深空影像，也讓人們為之痴迷。

距今為止，哈勃望遠鏡已經運行了近30年，現在已經有更高的技術可以製造出更先進的新一代望遠鏡，因此哈勃望遠鏡的繼任者也早就被提上了日程，它就是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡。

詹姆斯韋伯天文望遠鏡是美國航空航天局、歐洲航天局和加拿大航空航天局聯合研發，質量為6.2噸，約為哈勃空間望遠鏡（11噸）的一半。主反射鏡口徑達到6.5米，材料由鈹做成，面積為哈勃太空望遠鏡的5倍以上，比發射它用的火箭更大，所以被分割成18塊六角形的鏡片，鏡面被高度拋光，而且鍍有一層黃金鍍膜，發射後這些鏡片會在高精度的微型馬達和波面感測器的控制下展開。

詹姆斯韋伯天文望遠鏡能在接近絕對零度的環境中執行，選擇鈹材料做鏡面就是因其有極高的剛性和輕質特性，在極寒的執行溫度下也不易發生形變。而且它不僅要能承受極限低溫，還要避開太陽和地球等的電磁波干擾，因此詹姆斯韋伯太空望遠鏡還附帶了可摺疊的遮光板，主要由碳元素製成，展開的話將相當於一個網球場的大小，而且它共有5層，可以完全遮蔽干擾光源。

毫無疑問，詹姆斯韋伯太空望遠鏡的功能將比哈勃望遠鏡更為強大，它僅在可見光波段可以超越哈勃，還配備了高敏度紅外線感測器、光譜器等，它也將是有史以來最為強大的天文望遠鏡，其主要的任務是調查作為大爆炸理論的殘餘紅外線證據（宇宙微波背景輻射），即觀測今天可見宇宙的初期狀態，據說它將觀測到宇宙中第1個星系的形成，甚至將目睹宇宙中第一縷光輝，美國NASA的科學家們稱它為“運用紅外觀測手段的“時間機器”。

詹姆斯韋伯天文望遠鏡發射之後將在太陽和地球的第二拉格朗日點處執行，其位置約距地球150萬公里。

但是目前來看其發射日期還沒有確定，其本來計劃於2014年升空的，但是發射日期一推再推，2018年6月末，美國航空航天局曾對外宣稱將於2021年3月底發射，這是迄今為止最新的預定發射日期，其實它之所以一直沒有發射，除了技術原因之外，也需要保證萬無一失，因為它入軌之後距離地球特別遠，如果有問題的話，不能像維修哈勃望遠鏡那樣派航天員去維修，所以必須做到一步到位。而其預算資金也隨著發射的一再推遲而一漲再漲，目前已經由最初的5億美元漲到了近百億美元，預算資金翻了20倍。