人類認識宇宙的一座豐碑——哈勃太空望遠鏡

2021-01-13 美國駐華大使館

1990年4月24日,哈勃太空望遠鏡由發現號太空梭攜帶升空,放置在離開地球610公裡的軌道上,開始了它的宇宙深空探索之旅,迄今已經29年了。

將望遠鏡送到空間去的想法,最早是一位奧匈帝國/德國的火箭專家提出的。奧伯特(Hermann Oberth)與美國的戈達德和俄國的齊奧爾科夫斯基並列為世界火箭之父,他在1923年關於火箭推進的博士論文當中,曾經提到可以將天文望遠鏡用火箭發射上天。但是真正從科學上論證太空望遠鏡比地基望遠鏡優越,則要等到二戰結束後不久,美國天文學家史匹哲(Lyman Spitzer, Jr.)在1946年提出,因為避免了大氣波動的幹擾和對紅外和特別是紫外線的吸收,太空望遠鏡不但可以大大提高角解析度,還可以有效地觀測人眼看不到的波段。

儘管史匹哲對太空望遠鏡的貢獻居功厥偉,但是美國宇航局以及合作的歐洲空間局卻將它命名為哈勃太空望遠鏡,以紀念發現星系紅移、提出宇宙膨脹哈勃定律的美國天文學家埃德溫·哈勃(Edwin Hubble)。史匹哲的名字則與小行星2016及最新的史匹哲太空(紅外)望遠鏡相聯繫。

美國的太空望遠鏡計劃屢經波折,經費高昂,最初的啟動資金3600萬美元,總預算則高達4億美金。在發射升空之後,發現其主鏡面外緣研磨參數有偏差,直到1993年,在其首次維護任務時由太空人增添矯正裝置,才達到當初的設計指標,洗刷了史上最貴太空垃圾的汙名。至今哈勃望遠鏡及其各類儀器的維護和更新,其支出在20年前就超過了25億美元,還不包括歐洲航天局提供的6億歐元。預計到其壽命結束,總費用將超過45億美元,但是它所取得的耀眼成果,使得哈勃太空望遠鏡與阿波羅登月、太空梭一起,成為上個世紀中期以來美國科技實力的象徵符號。

下面就是筆者從哈勃太空望遠鏡拍攝的照片當中攫取的幾張,與讀者共賞。

位於地球軌道上的哈勃太空望遠鏡(美國宇航局)

這是南天的一顆雙星,左邊是由位於智利的拉斯坎帕納斯天文臺2.5米口徑望遠鏡拍攝,右邊則是發射升空不久的哈勃太空望遠鏡於1990年5月拍攝。兩臺望遠鏡口徑相當,但是角解析度(圖中標尺為1弧秒)相差甚遠(美國宇航局圖片/ Credit: NASA, ESA, STScI and E. Persson, Las Campanas Observatory)


右上圖是哈勃太空望遠鏡於1990年10月用歐洲航天局微弱天體相機拍攝的冥王星照片,左上則是12年前由位於夏威夷的加拿大-法國和夏威夷天文臺所攝照片。哈勃的照片顯示冥王星衛星為其尺寸的一半,因此冥王星又被認為是一個雙星系統(美國宇航局圖片/ Credit: NASA, ESA, STScI 和 Canada-France-Hawaii Telescope, Hawaii)1993年12月,哈勃太空望遠鏡進行了第一次維護,主要任務是對其主鏡進行校正,移除高速光度計,在其位置安裝球面像差補償裝置。這是矯正前後拍攝的M100旋臂星系照片(美國宇航局)1995年11月2日,美國宇航局召開記者招待會,公布了哈勃望遠鏡7個月前拍攝的這張照片,轟動了全世界。它是北天巨蛇座鷹狀星雲(M16)中的一個微小部分,充滿了宇宙塵埃和氣體,是新恆星誕生的地方,因此被稱為「創生之柱」(Pillars of Creation)。這張照片的發布,徹底洗刷了哈勃太空望遠鏡開發初期的種種汙名,是NASA史上最搶眼的作品(美國宇航局/ NASA, ESA, STScI, J. Hester and P. Scowen of Arizona State University)這是美國宇航局於1997年10月8日發布的照片,顯示射手座(位於銀河系中心,距離太陽系25000光年)手槍星雲和其中的手槍之星(Pistol Star)。它是其時人們所知最大的恆星之一:就像太陽大到把地球也納入其中。它所發射的能量是太陽的一千萬倍,我們太陽一年所輻射的能量,手槍之星只需要6秒鐘(美國宇航局/ Don F. Figer of UCLA)這是哈勃太空望遠鏡在南天長蛇座捕捉到的兩個旋渦星系,發布於2000年5月。這兩個星系一前一後疊加在一起,提供了一個極佳的機會,讓天文學家可以觀察星系暗黑部分的結構和成份。這張照片被收入「哈勃遺產計劃」(Hubble Heritage Program),並贏得了當年紐約國際攝影中心的年度應用攝影終極獎(美國宇航局/ NASA and The Hubble Heritage Team, STScI/AURA)2005年紀念哈勃太空望遠鏡15周年的時候,美國宇航局從其拍攝的70多萬張照片當中挑選出兩個它所觀察到的最著名的天體:漩渦星系(M51,左)和鷹狀星雲(M16,右)。它們不但令公眾敬畏,而且在天文學界引起巨大的震動(美國宇航局/ NASA, ESA, S. Beckwith of STScI, and The Hubble Heritage Team)今年4月,為紀念哈勃太空望遠鏡升空29周年發布的南天半人馬座蟹狀星雲照片。照片以不同顏色表示星雲中不同的氣體成份:綠色為氫氣,紅色為硫,橙色為氮以及藍色代表氧氣。據宇航局今年年初發布的報告,哈勃太空望遠鏡還可以工作5年以上(美國宇航局/ NASA, ESA, and STScI)


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  • ...射電望遠鏡|宇宙|nasa|望遠鏡|天文學|哈勃太空望遠鏡
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    從現在到過去-哈勃太空望遠鏡拉近了我們與宇宙物體之間的距離 在人類社會文明還比較落後的過去,不少人都偏執的以為地球就是宇宙的中心,而這個世界上的所有其他宇宙物體,都應該是在圍繞著地球旋轉。
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  • 哈勃太空望遠鏡的前世今生
    這是關於哈勃升空30周年的第二篇專題內容。上一篇文章用30年30圖呈現了哈勃帶給我們的宇宙視覺盛宴,今天則將為大家介紹哈勃太空望遠鏡傳奇的前世今生。1.緣起探索宇宙是人類在好奇心驅使下的一種表現。然而,人類對宇宙的認知一直受到觀測能力的限制。望遠鏡的發明突破了肉眼觀測的局限,將人類認識宇宙的層次提升到全新高度,引發重大變革。
  • 人類「足不出戶」是怎麼了解宇宙的?哈勃望遠鏡功不可沒
    在廣闊的宇宙中,地球孕育了生命。隨著人類科學的不斷發展,探索太空世界已成為一項重要任務。我們已經觀察到各種恆星,星系,甚至宇宙年齡,很大一部分歸因於20世紀初,當時的天文學家埃德溫·哈勃(Edwin Hubble)首次發現了宇宙的膨脹,望遠鏡便是是以哈勃命名的。
  • 哈勃太空望遠鏡拍攝到神秘「天國」,宇宙中真的存在上帝和天堂?
    哈勃太空望遠鏡是人類科學史上最重要的太空裝備之一,這部太空望遠鏡是以著名的美國天文學家、科學家愛德文·哈勃命名的,愛德文·哈勃何許人也?他就是大名鼎鼎的宇宙膨脹理論創始人,愛德文·哈勃通過紅移現象發現宇宙中的星系在不斷地遠離我們,由此推斷出宇宙在不斷地膨脹,從而發現了宇宙膨脹理論,這個發現也促使愛因斯坦放棄了宇宙學常數理論,並稱這個理論是他一生中犯下的最大錯誤,由此可見哈勃在人類科學史上有著重要的地位,而從哈勃望遠鏡以他命名也可以看得出來。
  • 哈勃太空望遠鏡30歲生日快樂!我們看到的宇宙因你而不同
    把望遠鏡送入太空的想法,早已有之。自從1609年伽利略第一次使用望遠鏡觀測星空,此後三百多年,人類一直在探索使用尺寸更大、觀測能力更強的望遠鏡從地面觀測宇宙。 更重要的是,這是人類第一次在軌道上維修太空望遠鏡。這次修復,驗證了人類在軌道上維修太空望遠鏡的可行性。 此後,NASA又先後於1997年2月、1999年12月、2002年2月和2009年5月對哈勃太空望遠鏡進行了4次維護,航天員在太空行走過程中對儀器進行維修和替換。
  • 哈勃升空30周年:改變人類對宇宙認識,哈勃是怎樣做到的?
    記錄了哈勃望遠鏡三十年來的一些重大科學發現,也是哈勃望遠鏡三十周年的生日禮物。哈勃太空的發射,是天文學內令人印象深刻的裡程碑。而它設計壽命只有10年,它之所以能走過三十年,是因為這三十年來一直有太空梭對其觀測儀器進行維修和升級。哈勃太空望遠鏡於1990年4月24日發射升空。
  • 宇宙到底有多大?哈勃望遠鏡曾拍到「天空之城」?或在監視人類?
    宇宙到底有多大?哈勃望遠鏡曾拍到「天空之城」?或在監視人類?大家還不太清楚,而有些人感覺是不是NASA空間站,另一撥人則感覺是不是當年的旅行者一號,其實以上都不是,除了阿波羅登月計劃之外,人類在航天領域當中最大的工程,就是哈勃太空望遠鏡,它是以美國的一名天文學家哈勃所命名的,這也成為了人類歷史上最先進的一個太空望遠鏡,哈勃望遠鏡竟拍到「天空之城」?專家:或在監視我們!
  • 哈勃太空望遠鏡真的看到了上帝之城嗎?
    在上個世紀九十年代初,以天文學家愛德溫·哈勃的名義發射的哈勃太空望遠鏡,成為人類進一步了解宇宙的重要利器。隨著太空梭的發射進入空間站,其一出世就承擔了改變人類命運的重大使命。哈勃望遠鏡僅僅在登上太空三年後
  • 我國是否有太空望遠鏡?何時能夠發射哈勃一樣的太空望遠鏡
    於是,科學家們紛紛用望遠鏡去觀察宇宙,也開始不斷打磨鏡片,製造更先進的望遠鏡。到了二十世紀中葉,人類開啟了航空時代。隨著航空技術的不斷發展,科學家們造出來了太空望遠鏡,將望遠鏡送出大氣層,擺脫大氣層對觀測的幹擾。目前,地球的上空有許多先進的太空望遠鏡,如NASA的哈勃太空望遠鏡、錢德拉X射線望遠鏡、歐洲航天局的XMM-牛頓太空望遠鏡等等。
  • 哈勃太空望遠鏡的觀測極限在哪裡?
    到了1990年4月24日,哈勃太空望遠鏡搭乘發現號太空梭發射升空,由此開啟了前所未有的宇宙探索時代。 哈勃運行在一個近乎圓形的軌道上,它距離地表大約540公裡,每95.4分鐘繞行地球一周。在太空中,沒有大氣幹擾,哈勃可以接收到宇宙中十分微弱的光,觀測到極為遙遠的宇宙。
  • 「哈勃」望遠鏡30歲了 外媒:改變人類對宇宙認知
    參考消息網4月26日報導 外媒稱,「哈勃」太空望遠鏡於30年前的4月24日發射升空。在這30年間,它一直發揮著重要作用,使人類對宇宙的理解發生了革命性變化,並拍攝了無數非凡而神秘的美妙圖像。據埃菲社4月24日報導,這臺以美國天文學家埃德溫·哈勃名字命名的太空望遠鏡,於1990年4月24日搭乘「發現」號太空梭從卡納維拉爾角發射升空,此後在距離地面560公裡左右的軌道上運行。美國天文學家、科普作家卡爾·薩根曾寫道:「宇宙的大小和年齡超出了人類的認知範圍,我們的行星家園只是浩瀚與永恆之中微不足道的一個點。」
  • 哈勃太空望遠鏡的工作原理
    哈勃太空望遠鏡從太空梭的貨艙部署。要了解有關哈勃望遠鏡的更多信息,請訪問探索頻道。查看更多哈勃太空望遠鏡圖片。你有沒有盯著夜空,想知道宇宙近在咫尺?我們大多數人都被迫看星星只用我們的眼睛,尋找在茫茫黑夜光抽血。
  • 哈勃望遠鏡最牛的光學太空望遠鏡,讓絢麗的宇宙星雲離盡收眼底
    哈勃空間望遠鏡在1990年4月24日被發射升空,已經服役了快29個年頭了。哈勃望遠鏡是太空史上最重要的望遠鏡之一。它位於地球大氣層之上,觀測不會受到大氣層的影響,因而給我們展現了宇宙無比絢麗的一面。星雲的主要成分是氫,其次是氦,這和恆星的主要物質組成相同。
  • 縫縫補補三十年,哈勃太空望遠鏡象徵著人類探索太空的進取之心
    哈勃宇宙深場?鷹狀星雲?漩渦狀星系?還是系外星球的數據照片?30年來,你一定看到過哈勃的照片,因為它們無處不在,報紙,雜誌,一些網站的背景,甚至在朋友送給你的賀卡上都有這些圖片。大眾化的「天文美學」使哈勃成就了其他科學儀器無法比擬的標誌性地位,如果你做一個街訪,問現在有哪些軌道天文望遠鏡,答案幾乎肯定是哈勃太空望遠鏡……哈勃拍攝的照片如此迷人,很大程度上是因為哈勃位於地球大氣層上方。
  • NASA慶祝哈勃太空望遠鏡三十周年,網友可看「生日宇宙」
    哈勃太空望遠鏡30周年!NASA紀念網站選擇出生日期就能看到哈勃拍下的「生日宇宙」浩瀚星海蘊含無盡宇宙奧秘,美國太空總署(NASA)的哈勃太空望遠鏡多年來在太空中擷取很多珍貴影像,為天文科學研究貢獻良多。
  • 哈勃太空望遠鏡已經運行30年,為什麼還能繼續充當人類的眼睛?
    作者:文/虞子期 毫無疑問,從1990年4月24日哈勃太空望遠鏡成功發射升空的那一天開始,它就成為了人類探索宇宙物體的一雙「大眼睛」。並且,科學家們還表示:至今已有30年「工齡」的哈勃太空望遠鏡,在其失去探測能力之前會一直為人類的宇宙探索事業繼續工作。
  • 人類之眼--哈勃太空望遠鏡
    1610年,伽利略發明瞭望遠鏡,天文學家發現地球的大氣層限制了觀測的範圍和清晰度。1990年,哈勃望遠鏡成功發射,天文觀測因此不會受到大氣的幹擾。哈勃太空望遠鏡由美國國會於1977年提出建造,1985年建造完成,並於1990年由「發現號」載運升空。該項目耗資30億美元。
  • 哈勃望遠鏡30年,為人類揭開的那些宇宙秘密
    一直到400多年前,伽利略開始使用望遠鏡研究天象,我們對宇宙的認知才得以改觀。1990年4月24日,人們發射哈勃太空望遠鏡到地球軌道,位於地球大氣層之上的望遠鏡將不再受到光模糊效應的影響。30年的歷程,哈勃太空望遠鏡拍攝下了許多經典的宇宙瞬間,它傳回了前所未見的美麗景象,這些都可以在紀錄片《哈勃三十年:揭示宇宙奇觀》中看到。「Arp 273」漩渦星系,位於仙女座。