正午的太阳刺得人睁不开眼，傍晚的太阳却可以直视。同一个天体，隔着同一层空气，差别全在大气：它挡掉一部分光，散射另一部分，还把剩下的揉成一团。望远镜要不要上天，本质上是在问一句——这层大气到底挡住了什么，又毁掉了什么，值不值得为它付出一整枚火箭的价钱。
大气只对可见光和射电几乎透明：紫外被臭氧吸收，红外被水汽切成窄缝，X 射线与伽马射线基本到不了地面。加上湍流造成的约 1 角秒视宁度，地面最好的台址也比 2.4 m 口径在 550 nm 的衍射极限（约 0.06 角秒）差二十倍。
大气是一堵只有两个窗口的墙
从射电到伽马射线，能穿过大气的只剩可见光附近和射电两个宽窗口。紫外线在 300 nm 以下被臭氧层强烈吸收，红外被水汽与二氧化碳切碎，X 射线在几十公里高空就被拦下。
这意味着有些波段根本不存在地面天文学。紫外、X 射线、伽马射线的观测史，基本就是火箭、气球与卫星的历史，没有第二条路。
湍流把点光源糊成约 1 角秒的斑
即使在透明的波段，大气仍在抖动。星像被抹成 1 角秒上下的斑，长时间曝光后还会拖成椭圆，颜色越蓝糊得越厉害。
这个限制与口径无关：再大的镜子，在未校正的地面上也只能达到同样的锐度。想突破，要么上自适应光学，要么离开大气。
天上的好处不只是「更清楚」，还有「更黑」
地面夜空本身在发光——气辉、城市灯光、散射的月光。太空没有气辉，也没有大气散射，观测暗弱目标时的背景可以低几个量级。
热红外更是如此。地面望远镜与仪器在常温下就辐射中红外，太空望远镜只要被动冷却到几十开，背景就整体降下来。深场曝光的极限往往由背景决定，而不是由口径决定。
但上天不是万能的，代价很具体
口径受运载整流罩限制，6.5 m 已经是折叠设计能挤出的极限；一旦出故障几乎无法维修；任务寿命由燃料与制冷剂决定，用完了就只能退役。
所以天文学同时需要两种望远镜：太空去做地面做不到的波段与精度，地面去做大口径、高色散、可升级的观测。两者不是替代关系，而是互相接力。
| 参数 | 数值 | 口径与来源 |
|---|---|---|
| 可见光窗口 | 约 300–900 nm | 透过率较高 |
| 红外窗口 | 若干窄带，如 1–2.5 μm | 位于水汽吸收带之间 |
| 射电窗口 | 约 1 cm 至 10 m 量级 | 受电离层影响 |
| 典型视宁度 | 约 1 角秒，好台址约 0.6 | 台址监测统计 |
| 2.4 m 衍射极限 | 550 nm 约 0.06 角秒 | 无大气条件 |
| 300 nm 以下紫外 | 被臭氧强烈吸收 | 只能上天观测 |
哪些是观测，哪些还是推断
常见问题
受整流罩尺寸与发射质量限制，主镜必须折叠。折叠机构的精度与风险随口径快速上升，6.5 m 已经是当前工程的极限区间。
不会。大口径、可升级、可维修，光谱观测效率高，还能承接太空望远镜发现目标的后续跟踪。两者的分工越来越清楚。
它在近地轨道，航天飞机可以上去维修与更换仪器，前后做过多次维护。韦布在 L2，距离太远，没有这个机会。
延伸阅读
- NASA 哈勃空间望远镜官网（nasa.gov）
- ESA 科学计划说明页（esa.int）
- Lena, P. et al., Observational Astrophysics, Springer