哈勃望遠鏡三十周年紀念。這個意義非凡的望遠鏡,曾捕捉到鷹星雲

2021-01-16 天文在線

三十年前的周五,哈勃太空望遠鏡攜帶著一面出了名的有缺陷的鏡子,在「發現號」上發射升空,開啟了一段不可思議的救贖和科學發現的傳奇篇章。這段歷史用讓人們瞠目結舌,如今家喻戶曉的圖像,改變了人類對宇宙的看法。

哈勃望遠鏡所取得的一系列成就繁多且令人震驚,從證明超大質量黑洞的存在,到將宇宙年齡的誤差控制在幾個百分點以內等,無所不有。

哈勃望遠鏡敏銳的觀察力讓天文學家得以了解系外行星大氣的化學組成,捕捉到太陽系中行星的飛行視角,並收集到了令人難以置信的「深空」圖像,顯示著第一批星系在宇宙大爆炸之後合併。

星系就如塵埃一般。在這張超深場影像裡的每一個物體,都是一個星系。這提供了一個幾乎延伸到宇宙起源的核心樣本。在過去幾年,在哈勃望遠鏡捕捉的幾張超深場圖像中,多重曝光的天空中一些相對空曠的小版塊組成了上千個星系。其中很多星系可以追溯到在宇宙大爆炸的十億年內。

Adam Riess(亞當施密特)的天文望遠鏡科研幫助證實了宇宙膨脹沒有如預料般減速或穩定,而是正在加速膨脹。這是對哈勃望遠鏡最具深遠意義的研究結果之一,他也因此獲得了諾貝爾獎項。他現在正使用望遠鏡去幫助解決宇宙膨脹率的差異,和有可能重塑宇宙學理論基礎的高風險研究。

Riess在一次採訪中說:「很顯然未來將會出現其他的望遠鏡,但是我不知道他們是否將會成為帶領我們更遠從我們所在的到我們結束的望遠鏡。」

「就像水手首次環航地球了一般,這有且僅有一次的機會讓你可以來發現這樣一個未被探索過的領地。在哈勃望遠鏡出現的時候,我們還從未用過如此的清晰度和遠度看向宇宙。新的望遠鏡將幫助我們繼續跟進從哈勃望遠鏡中學到的東西。不過哈勃望遠鏡真的是一個巨大的突破。」巨型麥哲倫望遠鏡是一個正在開發中的巨大新型的地面望遠鏡。它的項目經理詹姆斯泛森在一篇陳述裡說到,哈勃望遠鏡革命性的改變了天文學,就如同400年前哥倫布將他的望遠鏡首次望向了天堂那樣。

哈勃望遠鏡捕捉到的最具標誌性的目標之一就是天鷹星雲。這個星雲出現在了幾張壯麗的照片中,被統稱為「創造之柱」。這些照片捕捉到了從未見過的細節,三根在年輕星團的紫外光雕刻下形而成的巨大煙塵和氣體之柱。

作為這次相對低調慶祝的一部分,NASA周五計劃公布一張哈勃望遠鏡三十周年的照片。由於新冠造成的旅行限制,紀念周年中的許多活動被推遲了。

太空望遠鏡科學研究所所長Ken Sembach說到:「正如同展示給全球所有人一般,我們會將這個圖像展示給我們的員工。這太壯觀了。實際上我們正著手準備這些事情。我們在全球策劃了各種類型的活動,但由於新冠疫情,所有的事情都將有所改變。」

哈勃望遠鏡於1990年4月24日發射成功,它拍攝到了很多圖片,其中許多尤為壯觀的發現在之前是人們所無法想像的。尤其是當工程師們發現主鏡的直徑與原本設計中幾乎完美的94.5英寸有差異時,嚴重的球差使得望遠鏡無法精準聚焦太空中的星光。

哈勃望遠鏡的發射推遲了7年,且耗資超出預算4倍。NASA高度讚揚哈勃,並稱它定會將天文學引領至一個新的高度。哈勃望遠鏡的球差是鏡面製造過程中的疏忽導致的,這令人痛徹心扉,人們壓根就沒有想到過。

1990年6月27日發布了這個慘澹的消息,很快,哈勃成為了深夜電視節目的笑話,國會聽證會激烈討論的主角。這其中還包括一兩天後馬裡蘭州的參議員Barbara Mikulski對哈勃的著名稱呼:科技火雞。這位議員一直支持NASA,馬裡蘭州的戈達德太空飛行中心是它其中的一個研究中心。

UPI在報導中引用了她的話:「這對你接下來想做的事意味著什麼?我們要一直將這個科技火雞進行下去嗎?我認為這嚴重損害了NASA的名譽,他們為了糾正哈勃花費了太多的時間和金錢。」

當已經退休的哈勃首席科學家Ed Weiler回想那令眾人絕望的景象時,他說到:「我們曾在珠穆朗瑪峰的山巔,現在跌倒了死亡之谷的谷底。」

「你知道的,人們會阻止我,他們將我的小姑娘推到街區,並對我說『我很抱歉你要一直處理那個民族恥辱』,」他說,「當你的鄰居們和你這麼說時,這感覺很棒,不是嗎?」

但是工程師們很快找到了能夠解決哈勃拍攝圖像模糊的方法:按照規劃安裝一個帶有中繼鏡的新相機,它能夠完全抵消主鏡面的相差。這個方法Weiler早先也提議過。

哈勃望遠鏡視野中的土星。NASA, ESA, A. SIMON (GSFC) AND THE OPAL TEAM, AND J. DEPASQUALE (STSCI)

在這個基礎上,一個用來改正球面像差的儀器——空間望遠鏡光軸補償校正光學(COSTAR)應運而生。

在1993年12月對哈勃空間望遠鏡的第一次維修中,在太空中行走的太空人給哈勃安裝了廣角和行星照相機和COSTAR。他們還更換了哈勃的太陽能板以及其他關鍵部件。

次年一月,美國宇航局在戈達德舉行的一次新聞發布會上公布:M-100星系的清晰圖像毫無疑問昭示著哈勃空間望遠鏡已然做好準備。在發布會開始之前,Weiler向Mikulski展示了這些照片。

「我把他們擺開,」他說,「我總共有三張M-100的圖像,分別從球差、地面和哈勃空間望遠鏡拍攝。隨後她走進來看到這些照片,說『我的天,這就像我戴上了眼鏡。』我想我永遠都不會忘記這一刻。」

美國宇航局後續給哈勃望遠鏡進行了四次維護,更換安裝最新、最先進的設備,以及替換關鍵的精細傳感器和陀螺儀等老化部件,這樣哈勃可以從一個目標轉換到另一個目標,然後堅如磐石的穩定性使其可以進行精細觀察。

在2009年5月美國宇航局第五次也是最後一次維修任務11年後,哈勃望遠鏡依然勢頭強勁。空間望遠鏡研究所每年仍然會收到1200項觀測提案,其中大概有250項可以被接受。

「哈勃做得非常好,」 Sembach說,「它仍然以最佳性能運行。這意味著它將繼續進行觀測活動。事實上,天文臺進行的科學活動和以往一樣高效。所有的設備都工作正常。」

他還表示,哈勃的子系統也表現得相當好!

「所以,目前為止,哈勃望遠鏡擁有良好的動力,良好的定位,良好的通訊,以及良好的存儲,」他說。「陀螺儀的運轉比我們預期的好。當然,會出現這裡那裡的小問題,但我們正在處理那些飛行軟體的更新。目前它看起來真的非常不錯。」

1990年4月24日,在發射後的第二天,發現號太空梭的機械臂釋放了哈勃空間望遠鏡。(美國國家航天局報導)

陀螺儀對於哈勃望遠鏡的壽命至關重要。該望遠鏡發射時裝有六個超穩定陀螺儀,但正常運行一次只需要三個。在最後的維修任務中,六個全部都被更換,但是此後,有三個替換失敗了,使哈勃望遠鏡沒有任何的冗餘。

「我們看到其中一個主要的問題...是偏差率,」Sembach說到,「隨著時間的推移,每個陀螺儀都會有點漂移,它會從自認為所處的位置漂移一點,因此我們一直都在糾正這個問題。」

「在某一案例中,其中一個陀螺儀,偏倚水平有時會變得更不穩定,這意味著我們偶爾會失去一個引導星採集,或者它的指向並沒有我們希望的那麼好。這只是一小部分案例,我們所看到的偏倚水平仍在正確的範圍內。」

為了安全起見,工程師們開發了一種軟體,可以讓哈勃望遠鏡只用兩個甚至一個陀螺儀就可以運行。缺點是望遠鏡在任何給定時間內僅能到達目標天空的一半,而不是所有3個陀螺儀所能達到的85%或更多。

「至少在目前,實際上我們的想法是,如果這三個陀螺儀中的一個發生故障,而我們認為當時這是正確的做法,我們將降為一個陀螺儀去控制,並關閉另一個以保存其使用壽命。」

根據哈勃望遠鏡目前的健康狀況,他補充道:「我們應該還能再使用它五年,也許更長。這一點,我絕不會拿哈勃打賭。」而裡斯也不會這樣做。「你不應該把哈勃排除在外,這是我所學到的,」裡斯說,「我們很樂觀地看到它還能再使用5年。但正如我所說,我不會把它淘汰。你知道如果我們回到過去10年或15年,我們找到了一種方法讓它行之有效的運轉,這也不會讓我感到震驚。」

作者:WILLIAM HARWOOD

FY:Astronomical volunteer team

如有相關內容侵權,請於三十日以內聯繫作者刪除

轉載還請取得授權,並注意保持完整性和註明出處

相關焦點

  • 哈勃空間望遠鏡升空30周年|宇宙不缺美,只缺一雙發現的眼睛
    如今在人類智慧的不斷加持之下,哈勃已變得更加強大,並開啟了「5眼神通」。為紀念「哈勃空間望遠鏡升空30周年」,今天就給大家介紹一下哈勃的「5眼神通」。由於這隻眼睛捕捉的是紅外線,所以容易積攢過多熱量,還曾因為過熱而「紅眼」失效。
  • 哈勃空間望遠鏡升空三十周年
    撰文丨科林·斯圖爾特 摘編丨何安安 1990年4月24日,哈勃空間望遠鏡發射升空,而這意味著,就在今天,它將迎來自己三十歲的生日。
  • 【遊俠導讀】據國外媒體報導,「哈勃」太空望遠鏡近日捕捉到一個...
    這個地區閃閃發亮的核心部分是巨大的年輕星團NGC2070,它只有200萬到300萬年歷史。它的恆星居民數量約有50萬個。這個星團是年輕的巨大恆星的溫床。  蜘蛛星雲圖:這張拼圖是有史以來哈勃太空望遠鏡拍攝的照片組合成的最大的一個,還包括了智利的歐洲南方天文臺(ESO)望遠鏡的數據。
  • 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。
  • 哈勃望遠鏡25周年 中國建世界最大射電望遠鏡
    哈勃望遠鏡大概是世界上最著名的望遠鏡了。不知不覺哈勃望遠鏡25周年了。25年裡,它為人類帶來無數神奇而瑰麗的照片。甚至它捕捉的照片正從根本上改變著我們對宇宙的認識。很多網友感慨25年了,中國也沒有這樣的望遠鏡。
  • 哈勃望遠鏡30周年,獻上神秘「宇宙礁」圖片,揭秘恆星誕生
    哈勃望遠鏡用布滿熾熱星辰的錦繡慶祝它的30周年這幅肖像描繪了巨大的星雲NGC2014和它的鄰居NGC 2020,它們都是一個恆星形成的區域的一部分,而這個區域位於大麥哲倫星雲中。哈勃太空望遠鏡拍攝到的標誌性圖像和做出的科學突破,重新定義了我們對宇宙的看法。為了紀念三十年來的科學發現,這張照片是在其30年的生命中觀測到的眾多動蕩的恆星孕育地中一個最引人注目的例子。
  • 哈勃空間望遠鏡有望成為2020創新美國紀念硬幣的圖案
    美國鑄幣局將於2020年以「創新美國」為主題發行一系列面值為1美元的紀念硬幣,而哈勃空間望遠鏡有望成為其中一枚硬幣的主圖案。上圖設計受到市民諮詢委員會和美國國家美術委員會的青睞。(圖片:U.S. Mint)哈勃太空望遠鏡將代表馬裡蘭州。
  • ...射電望遠鏡|宇宙|nasa|望遠鏡|天文學|哈勃太空望遠鏡
    今天,哈勃望遠鏡(Hubble Space Telescope)剛剛過完自己在軌30周年的生日。對於日新月異的技術進步和惡劣環境帶來的損傷,剛剛步入而立之年的哈勃已不再年輕。多年來,哈勃望遠鏡可以說是勞模中的勞模,自其進入太空以來就24小時地觀測浩瀚的星空,為人類帶來了100多萬張的圖像和信息。
  • 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。
  • 祝賀:錢德拉X射線太空望遠鏡發射成功20周年,與哈勃望遠鏡齊名
    美國宇航局天體物理學主任保羅·赫茲說:今年是不同尋常的周年紀念日,阿波羅11號發射50周年和證明愛因斯坦相對論的日食100周年,我們不應該再錯過一個。錢德拉X射線太空望遠鏡是20年前發射的,它每年都在不斷地帶來驚人的科學發現。
  • NASA慶祝哈勃太空望遠鏡25周年
    據外媒報導,日前,哈勃太空望遠鏡迎來了它的25周年日,為此,NASA特地選了一張Westerlund2恆星星團的照片來慶祝這個特別的日子。據悉,Westerlund2擁有3000多個恆星,處在巨大恆星團Gum29裡邊。另外,NASA還發布了一段由NASA太空望遠鏡科學協會和歐航局聯合製作的Westerlund23D探索視頻。
  • 哈勃望遠鏡捕捉到三角座星系壯觀景象
    哈勃望遠鏡捕捉到三角座星系壯觀景象5) "← →"翻頁 近日,美國宇航局(NASA)最新公布的哈勃望遠鏡照片展示了三角座星系
  • 成為傳奇的哈勃望遠鏡,曾經被當做笑話
    2020年是哈勃望遠鏡升空投入使用的三十周年。作為第一個進入地球軌道的精密光學天文觀測設備,自1990年4月24日升空以來,哈勃對天文學的每一個領域都做出了重大貢獻。BBC的紀錄片《哈勃三十年:揭示宇宙奇觀》中講到:「所有與哈勃望遠鏡合作過的人,都會產生一種非常感性且浪漫的情感聯繫。它往往會讓人們對宇宙的認知徹底為之改變。」
  • 哈勃空間望遠鏡升空三十周年丨宇宙邊緣之外有什麼?
    撰文丨科林·斯圖爾特摘編丨何安安1990年4月24日,哈勃空間望遠鏡發射升空,而這意味著,就在今天,它將迎來自己三十歲的生日。為了渡過這個特別的生日,從上月底開始,美國國家航空航天局(NASA)上線了一檔特別的生日禮物——公開了366張珍貴宇宙圖像。
  • 哈勃望遠鏡升空30周年,它有哪些故事?哪些成就?
    哈勃望遠鏡承擔了人類的夢想,它身上背負著人們的期望。1990年4月24日,發現號太空梭攜帶哈勃望遠鏡升空,順利進入575公裡的軌道上。哈勃望遠鏡以美國天文學家哈勃名字來命名,以紀念他對於天文學發展所作出的貢獻。
  • 哈勃望遠鏡升空30周年,它有哪些故事?哪些成就?
    哈勃望遠鏡承擔了人類的夢想,它身上背負著人們的期望。1990年4月24日,發現號太空梭攜帶哈勃望遠鏡升空,順利進入575公裡的軌道上。哈勃望遠鏡以美國天文學家哈勃名字來命名,以紀念他對於天文學發展所作出的貢獻。
  • NASA的哈勃太空望遠鏡捕捉到了一顆恆星的自我爆炸!
    就像星系間的狗仔隊一樣,美國宇航局的哈勃太空望遠鏡捕捉到了一顆超新星快速消退的名人身份,一顆恆星的自我爆炸。哈勃望遠鏡拍攝的這些照片被合成成一部生動的電影,講述了這場巨大的恆星爆炸消失在7000萬光年之外的螺旋星系NGC 2525中。
  • 哈勃望遠鏡,捕捉星光的30年
    天文學家愛德華哈勃曾說過:「我們不知道為什麼自己會生在這個世上,但我們可以努力去探索這個世界的模樣」。在人類對宇宙的探索中,有一臺儀器起到了至關重要的作用,那就是以這位天文學家命名的哈勃望遠鏡。哈勃望遠鏡能夠穿越數百萬光年,觀測到久遠的宇宙世界,距離相當於一個人站在美國華盛頓能夠看到日本東京的一對螢火蟲。而我們向太空中看得越遠,看到的物體就越古老。因為光要經過幾千萬、幾億年才能到達地球。哈勃望遠鏡就這麼凝視著宇宙深處,幫助我們理解星體的誕生、衰老和死亡。
  • 哈勃空間望遠鏡,遨遊太空三十年,為什麼人類只去看過它四次?
    它就是,哈勃空間望遠鏡(以下簡稱「哈勃」)。哈勃對全世界人民來說,具有很高的知名度。一說到它,我們都會想到它在浩瀚宇宙中拍到的、傳回地球的那些絢麗多彩的星雲圖片。但是它所做的貢獻,遠遠不止拍回了這些星雲圖片。2020年4月24日,是哈勃的三十歲生日。
  • 哈勃30周年:發現宇宙終極真相,哈勃望遠鏡是怎麼做到的?
    哈勃望遠鏡大家都知道是仍然運行在近地軌道上的空間望遠鏡,但最早這個想法卻出自1946年天文學家萊曼·斯皮策的想法,1965年斯皮策被任命為建造空間望遠鏡的主任委員,1968年NASA正式確定了建造3米反射望遠鏡的計劃!