执行詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）开创性任务，需要在光学、探测器、反射镜和许多其他领域进行强大的技术创新。JWST 前所未有的科学能力部分归因于其主镜的尺寸和极其敏感性，主镜负责收集来自太空的图像。这面镀金镜直径 21 英尺，收集面积达 273 平方英尺。
在完全展开时，反射镜的尺寸过大，无法装入发射它的阿丽亚娜 5 号火箭，因此它被设计成 18 个六边形分段，旨在望远镜进入太空后展开。这些分段必须经过精确控制，才能融合成一个单一的光学表面。JWST 有 132 个微型电动机专门用于反射镜控制，每个反射镜分段需要七个小型电动机——六个用于改变位置，一个中心电动机用于调整曲率半径。（反射光随后进入次镜，次镜还有另外六个电动机来改变其位置。）由于材料在冷却时会改变形状，因此每个反射镜分段在室温下被磨制成光学上不正确的形状，但在 JWST 的低工作温度下会变形为正确的形状。
发射后，由于升空时的震动和温度降低导致的热收缩，所有反射镜分段都指向不同的方向。为了确保分段正确对准，NASA 选择大熊座中一颗特别明亮的恒星作为对准目标，因为它相对独立于其他恒星，因此易于找到。然后调整反射镜，直到它们都捕捉到那颗恒星的图像，并且将 18 个图像合并成一个。在所选恒星的图像中，可以看到背景中微小的光点，每一个都是一个遥远的星系，距离数百万甚至数十亿光年，以前遥不可及——这预示着 JWST 未来的能力。
一系列特性
JWST 还配备了一个微型快门阵列，一个由 248,000 个门（每个 0.004 英寸 x 0.008 英寸）组成的网格，这些门可以打开或关闭，以允许来自太空中特定物体光线进入，同时阻挡来自其他物体的光线。或者该阵列可以选择许多物体并测量一个整体属性。戈达德仪器技术与系统部首席工程师 Murzy Jhabvala 在一篇关于微型快门技术的NASA 文章中说：“为了建造一个能够比哈勃看得更远的望远镜，我们需要全新的技术。”“我们已经研究这项设计六年多，将微型快门打开和关闭数万次，以完善这项技术。”
JWST 收集红外（热）辐射，其波长比可见光长，但比无线电波短。红外辐射可以更自由地穿过宇宙气体和尘埃区域，并可能允许 JWST 观测通常被细小颗粒笼罩的新行星系统的形成。
从太空中目标物体发出的红外辐射由主镜收集，反射到较小的次镜上，然后导向四个科学仪器之一，这些仪器可以聚焦、过滤或分散光线。需要四个仪器是因为有些仪器比其他仪器更适合观测特定类型的物体，如行星、恒星、星云和星系。
为了防止望远镜自身的红外辉光淹没微弱的天文信号，JWST 必须在极低的温度下运行。其中一个仪器需要保持在 -447 华氏度的温度，仅比绝对零度高 58 度。它使用一个巨大的遮阳板，尺寸为 69.5 英尺 x 46.5 英尺，以阻挡来自太阳、地球和月球的热量和光线。进一步的冷却由基于氦气的低温冷却器提供。
望远镜的控制和监测由巴尔的摩空间望远镜科学研究所（STScI）高科技中心的一组技术人员在数十台屏幕前进行。JWST 和控制器之间的连接由 NASA 的深空网络提供。为了让团队应对任何意外问题，工程师们进行了数十次模拟，磨练了他们快速诊断和纠正故障的能力。
STScI 的韦布项目科学家、天文学家克劳斯·庞托皮丹告诉路透社：“我们即将踏上这段奇妙的发现之旅。”“我们真的指的是发现，因为韦布具有揭示意想不到事物的原始力量。我们可以计划我们认为会看到什么。但归根结底，我们知道大自然会比我们预想的更频繁地给我们带来惊喜。”
