哈勃30年:從「一顆蒙羞的人造衛星廢物」到今天的太空巨眼

2020-12-04 澎湃新聞

原創 小菌 趣科普

「星依雲渚濺濺，露零玉液涓涓，寶砌哀蘭剪剪。碧天如練，光搖北鬥闌幹。」星空有多美呢？

從伽利略製作出了人類第一臺望遠鏡起，我們窺探宇宙的欲望盒子就已經被打開。鬥轉星移間，各種各樣的天文望遠鏡橫空出世。其中，就包括我們的主角——哈勃望遠鏡。

1990年4月24日，哈勃望遠鏡發射升空，此時此刻，在大約600km的近地軌道上，它正好工作滿30個年頭。為了慶祝它的30歲生日，NASA還發起了「生日星圖」活動，讓我們能夠有機會看到自己出生當天的璀璨星空。

趣科普小夥伴們的生日星雲

但其實一路走來，哈勃經歷的路途挺坎坷的，甚至還被冠以過「一顆蒙羞的人造衛星廢物」之稱。所以今天借著給哈勃慶生來給大家講講這個偉大的望遠鏡的故事。

發射太空望遠鏡的這個想法，最早是1923年由德國火箭專家赫爾曼·奧伯特提出的。但當時受到技術限制這個提議也只能是個想法。

到了1946年，美國的天文學家萊曼·施皮策發表了一篇名為《在地球之外的天文觀測優勢》的論文，力挺赫爾曼·奧伯特的觀點。同時也表明了太空觀測的兩大優勢：一是能完全不受地面大氣層幹擾，圖像數據清晰度無限上升；二是能夠全波段接收數據。

不過，把一架大型望遠鏡送上太空不是像過家家一樣動動嘴皮子就能實現，而且當時二戰才結束不久，資金和技術是兩個不小的難題，所以這個設想被一拖再拖。

這一拖就拖到了1970年，美國宇航局正式設立了規劃空間望遠鏡的工程委員會，也就是哈勃的研製計劃得以正式立項。

在哈勃的研製期間資金不足被多次中斷，但最終還是在1986年完成了這個舉世矚目的太空望遠鏡的製作。

在當時，它是世界上第一座巨型太空天文臺，也是人類有史以來製造過的最精密、最複雜的天文儀器。

1990年4月24日，在全世界的矚目下，哈勃望遠鏡跟著發現號太空梭，於STS-31航次成功的被送入計劃中的軌道。

從當初的一紙藍圖到成功脫離地球重力開始在太空中探索，哈勃走出的這一步讓所有人欣喜。然而，在哈勃被送出家門之時，卻出現了問題。

在發射時哈勃的其中一個太陽能電池帆板沒有按照預定計劃展開。這一突發狀況讓地面控制中心的大傢伙有些著急。在討論了許多方案之後決定讓太空人冒著巨大風險出倉人工維修。

正當太空人在為臨時的出倉做準備時，哈勃的太陽能電池帆板突然自己打開了。大家瞬間鬆了一口氣。後來也被調侃成是調皮的哈勃望遠鏡第一次上天，有些激動給大家開了個小玩笑。

但是隨後發生的事情卻不是玩笑，差點兒要了哈勃的命。

原因是哈勃在太空中拍攝的第一組照片被傳回時，圖像非常模糊，甚至還沒有地面的天文望遠鏡拍攝的清晰。

而一結果的造成是在主鏡的研磨製作中出現了人工錯誤，導致主鏡邊緣處比設計尺寸多磨了2微米。別看這隻相當於頭髮絲1%的2微米厚度，它讓哈勃的光學主鏡產生了嚴重的球面像差，直接降低了解析度。

而且更加致命的是，哈勃的光學主鏡是不可拆卸的。這一結果讓天文愛好者們感到憤怒又無奈。直呼NASA送了一個近視眼上天，甚至還給哈勃望遠鏡套上了「科技小丑」的稱號。

哈勃的「近視」直接導致了它3年的低谷期。而從開始立項到成功上天，哈勃已經耗費了16億美元。所有人都不想就此放棄。

不幸中的萬幸，哈勃在建造之初就是可以不斷升級和更改配件的。因為鏡面大小和形狀已經有精確的數字，所以科學家計劃設計一個有相同球面差，但功效相反的光學系統來抵消錯誤。

於是在太空中沉寂了4年後，哈勃在1994年1月13日迎來了自己的第一次維修。這次維修也被叫做「幫哈勃戴眼鏡」。

同時這一次維修還給哈勃更換了新的照相機、電池板、陀螺儀。在最重要的像差改正鏡裝好後，哈勃的近視也是成功被治好了。

「視力矯正」後的哈勃也開始在太空中發揮出自己的真正實力，傳回了一張又一張清晰珍貴的宇宙星系圖。

當時美國帕洛馬山天文臺擁有5米反射鏡的天文望遠鏡能夠觀測到數十億光年的天體。而哈勃只有2.4米的口徑，卻能觀測到100億光年之遙的天體，並且要比地面望遠鏡的圖像數據清晰十倍。也是從這時候開始，哈勃搖身一變成為了人類的太空巨眼。

哈勃上崗的30年間，總共經歷了5次維修，從最開始的落寞沉寂到現在大放異彩。10950個日夜兢兢業業全年無休的工作，把自己的委屈全都發洩在了浩瀚的太空裡，而給我們換回無數珍貴的宇宙數據。

如今這位超齡服役的老兵也將迎來自己的繼承者，當初那個還不完美的小「少年」已經30歲了，今天我們都對它說一聲「生日快樂」吧。

特別聲明

本文參考資料來源於

wikipedia

https://mashable.com/2013/03/04/how-hubble-space-telescope-works/

https://www.nasa.gov/audience/forstudents/k-4/stories/nasa-knows/what-is-the-hubble-space-telecope-k4.html

圖片來源於

Google圖片、bing圖片、YouTube

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