哈勃望遠鏡的「前世今生」,歷經五次維修,超長服役30年

2020-08-28 科學船塢

哈勃太空望遠鏡已經三十歲了,回顧哈勃太空望遠鏡的歷史,它創造出了諸多輝煌,引領著現代天文學的發展,它做出了重大貢獻。

研究宇宙,知曉宇宙的奧秘,人類需要一架太空巨眼,讓人類在地球上看得更清晰更遠。早在1968年,NASA就有在軌道上放置一個太空望遠鏡的想法,因為NASA在以往的幾次小的太空觀測任務中發現了在太空中進行觀測任務要比地面上好很多,也能夠得到更多的信息。



哈勃望遠鏡設計伊始

在進行這個計劃的初始階段,NASA申請預算的過程並不順利,因為要造一架口徑三米的太空望遠鏡,花費必然不菲。美國國會對空間望遠鏡的預算提出了很多質疑,在當時的政治背景下,由於要削減一系列的經費開支,美國政府取消了進行空間望遠鏡建設的一切預算,這表明這個計劃即將夭折了。



為了避免這樣的結果出現,當時美國許多天文學家做出了很大的努力,他們勸說兩院的議員,苦口婆心地向他們解釋空間望遠鏡的重要性,美國國家科學院也出版了相關的報告支持他們的說法,最後,決議恢復此前取消的一半預算,這樣的話,建設空間望遠鏡的預算只有原本打算的一半了,但有總歸比沒有要好。後來,歐洲空間局(ESA)為了幫助這一計劃得以實施,也為了以後可以獲得相應的使用權,歐空局願意提供一些經費支持以及提供一些需要的儀器,因此,歐空局獲得了不少於15%的觀測時間。



在有了經費之後,各大委託製造商開始了緊張有序的製造工作,只不過口徑由原先的3米變為了2.4米,期間工程進度並不順利,在一而再的推遲發射日期之後,終於1990年4月24日,在美國甘迺迪航天發射中心,哈勃空間望遠鏡搭乘發現號太空梭升空並進入預定軌道,開展觀測工作。



哈勃望遠鏡從計劃到實施再到發射,經歷了20多年的時間,科學家殷切的希望哈勃望遠鏡能帶來震撼人心的發現,以告慰大家努力沒有白費。

第一次哈勃望遠鏡維修:

可是,升空後不久,一個棘手的問題擺在了大家面前,傳回來的第一張照片顯示出瞭望遠鏡有聚焦不準的問題,不能夠達到預期的期望值,工程師了解到這個問題出在設計製造階段,由於望遠鏡的鏡面邊緣磨得太平了些,與需要的位置差了2.2微米,導致哈勃望遠鏡患上了「近視症」,原本觀測精度是0.1角秒,現在變成了0.7角秒,這肯定不行。



經過科學家們的討論研究,決定派遣太空人搭乘太空梭上太空去維修一下,給哈勃望遠鏡裝一個光學矯正系統以達到預期期望值。1993年12月2日,七名太空人搭乘奮進號太空梭到太空給哈勃望遠鏡「動手術」,12月10日修理完畢,哈勃望遠鏡經過這次維修之後,解析度比原本設計之初預想的還要好。

第二次維修

第二次維修是在1997年2月11日,由於哈勃望遠鏡已經在軌道上執勤了7年之久,太陽能電池板上被一些流星體撞出了許多破洞,哈勃望遠鏡表面的絕緣塗層也有了許多裂隙裂縫,部分設備老化嚴重,於是,1997年2月11日,七名太空人搭乘發現號太空梭飛入太空,執行哈勃望遠鏡的第二次修理工作。



第三次維修

上次維修剛剛過去兩年,1999年2月,望遠鏡上有3臺陀螺儀壞掉了,到了11月,又有一臺陀螺儀壞掉,哈勃望遠鏡上總共只有6臺陀螺儀,這下壞掉了4個,於是,望遠鏡自動進入了休眠狀態,停止了工作。於是,1999年的12月份,太空人再次搭乘太空梭進入太空從事第三次的維修工作,並且還額外的給哈勃更換了一臺新計算機,提高了運行速度。



第四次維修

2002年3月2日,同樣是太空人搭乘太空梭進入太空,這次為哈勃望遠鏡更換了新的電力系統,使其能夠以更加穩定的電力供應讓哈勃望遠鏡在軌道上多工作幾年。

第五次維修

說到第五次維修,NASA原本是不打算進行第五次維修的,2003年哥倫比亞號太空梭失事,七名太空人全部遇難,這次事故讓NASA的高層對是否對哈勃望遠鏡再進行維修猶豫不決。

然而,太空人們以及科研人員們都希望可以再次維修哈勃,讓哈勃望遠鏡再發揮餘熱,由於他們的熱情支持,NASA決定在2009年執行對哈勃望遠鏡的第五次維修,同時這也是對哈勃望遠鏡的最後一次維修。



如今,哈勃望遠鏡已經升空30周年了,經歷過五次維修,哈勃望遠鏡沒有讓人們失望,發回來了大量的數據,讓天文學發展有了長足的進步。

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    銀河系中心的黑洞30 年前,哈勃空間望遠鏡於 1990 年 4 月 24 日發射,它的出現永遠地改變了我們觀測宇宙的方式。這或將給依賴哈勃觀測結果進行研究的科學家們帶來巨大缺口。如今,哈勃望遠鏡已經超出了規劃的服役時間,它的許多設備已損壞或老化,派載人太空梭進行維修的難度又較高。2009 年進行最後一次維修後,哈勃望遠鏡的命運,應該離落幕不遠了。目前,科學家們仍對它抱有希望,認為哈勃還能繼續工作多年——甚至可能幾十年。布朗說:「哈勃正在以很優雅的姿態和我們非常清楚的原理逐漸老化。
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    謹以此文獻給哈勃望遠鏡發射30周年。1990年4月24日,美國甘迺迪航天中心,「發現者」號太空梭搭載了「哈勃太空望遠鏡」成功發射升空。哈勃望遠鏡是以美國著名的天文學家艾德溫·哈勃的名字命名,它是美國宇航局NASA歷時十幾年,共耗資30億美元打造的一臺太空光學望遠鏡,能觀測到100億光年之外的星體,被人們譽為「太空天文臺」。
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    1990年4月24日,哈勃太空望遠鏡搭乘著發現號太空梭一飛沖天,開啟一段偉大的太空探索傳奇。轉眼之間,哈勃已經服役了30年,年紀比很多讀者都還大。過去30年裡,哈勃就像人類觀望宇宙的天眼,憑藉無與倫比的性能,窺探無窮的宇宙奧秘,讓每一位凡夫俗子都有機會好好欣賞塵世之外的曼妙風光。
  • 同樣是望遠鏡,為什麼哈勃望遠鏡非要發射到天空,是有錢燒的嗎?
    被稱為「人類觀測宇宙的第一雙眼睛」的哈勃望遠鏡已經為人類服役了30年了,但仍舊有很多人並不了解哈勃望遠鏡是幹嘛的,以及為什麼要把望遠鏡建立在太空中。哈勃望遠鏡的出現在哈勃望遠鏡出現之前,人類觀測天空只能憑藉著肉眼以及望遠鏡,雖然人類可以將望遠鏡的精度調整的更精準,以及把望遠鏡製造的更大,以便能夠看到更遠、更清晰的宇宙。
  • 同樣是望遠鏡,為什麼哈勃望遠鏡非要發射到天空,是有錢燒的嗎?
    被稱為「人類觀測宇宙的第一雙眼睛」的哈勃望遠鏡已經為人類服役了30年了,但仍舊有很多人並不了解哈勃望遠鏡是幹嘛的,以及為什麼要把望遠鏡建立在太空中。1970年開始,美國和歐洲科學家開始籌備了大型空間軌道天文臺,到了1982年,這個項目才有了比較正式的名字:哈勃空間望遠鏡。
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    截止2019年1月,這張1995年就拍攝的圖像,已經被科學論文引用了上千次,極大地推動了人類對宇宙起源的研究。 從1946年構想提出開始,建造空間望遠鏡的計劃就不斷被延遲。1974年 在裁減政府開支的鼓動下,空間望遠鏡的預算被大幅度裁減。天文學家只能在全國進行遊說,不斷強調空間望遠鏡的重要性,才說服了國會恢復預算。直到1978年,美國國會才又撥付了36000000元美金,讓大型空間望遠鏡開始設計並計劃升空。
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    雖然名叫「哈勃」,可是除了紀念意義之外,兩者之間並沒有什麼實質性的聯繫。我們都知道今年是哈勃望遠鏡升空的30周年,這臺人類歷史上「最偉大的太空儀器」的最初構想要追溯到1946年。由於預算被嚴重縮水,整個研發小組不得不一邊向國會伸手要錢一邊研發,這導致整個望遠鏡的主鏡製造工作直到1981年底才全部完成,而光學組件直到1984年才完成。在1986年哈勃望遠鏡全部完工時,整體的預算是當時國會批准的五倍之多,整整十億美元。