为何当我们谈论太空望远镜时,总会聊到“哈勃”?
1990年4月24日,哈勃太空望远镜(Hubble Space Telescope)由“发现号”航天飞机搭载升空。
但在“哈勃”发射入地球轨道之前,关于空间望远镜能发现什么,众说纷纭,“哈勃”团队的科学家至少都赞同一点:如果空间望远镜所看到的只是我们预期的景象,那只会让人觉得很没意思。
2009年,哈勃空间望远镜接受了最后一次维修升级任务,重返轨道。这是航天飞机上的宇航员拍摄到的哈勃空间望远镜。
通往群星的崎岖道路
选文摘自
湖南科学技术出版社的《“哈勃”的宇宙》
1983年,美国国家航天局将这架望远镜命名为“哈勃望远镜”,以纪念 20世纪初美国天文学家埃德温·P.哈勃(Edwin P. Hubble,1889—1953),是他在 20世纪 20年代发现,星系其实是由数十亿颗恒星组成的遥远的巨大系统。之后,他又利用星系测量了宇宙的膨胀速率。很难相信,在那个时代,为了建造 2.5米的胡克望远镜,要用骡子沿着威尔逊山的小路把部件拉到山顶,而哈勃正是使用这架望远镜得到了发现。他想象不到,仅仅三代人之后,就会有一架大小与之相当的望远镜飞行在地面之上 550千米的地方。
1986年“挑战者”号航天飞机失事后,把大型望远镜送入太空的进程陷于停滞。“哈勃”本是“挑战者”号计划运送的下一个载荷,可是“挑战者”号在 1986年 1月发射后爆炸解体了。于是,航天飞机复飞前,“哈勃”又在地面仓库里躺了好几年。
1990年 4月,航天飞机燃烧着普罗米修斯之火,将“哈勃”送入环绕地球的轨道。然而,就在几个星期后,工程师们开始疑惑“哈勃”传回的图像为什么不够清晰。他们怀疑“哈勃”的 2.4米主镜没打磨好,星光无法汇聚到一个尖锐的小点上,导致图像模糊。这真是莫大的讽刺!且不说空间天文台耗资巨大,至少图像清晰度应该比地面望远镜好上至少 10倍。
不过,让天文学家多少有点释怀的是,就算“哈勃”的图像有点模糊,那也比地面望远镜看到的清楚。3年后,宇航员为“哈勃”安装了一个精巧的光学改正装置,终于修复了这个问题,为后续 1997年、1999年、2002年以及 2009年的航天飞机维修和升级任务打开了大门。能为地球轨道上的空间望远镜服务,这称得上是航天飞机取得的最伟大成就。
每次执行轨道任务时,宇航员都会带着长长的待办事项清单,更换一系列已经失灵或者老旧的硬件,其中包括用于控制望远镜指向、但又常出问题的陀螺仪。不过,最重要的是,“哈勃”的科学仪器——照相机和摄谱仪——可以常常升级。这些尖端设备表现优异,让“哈勃”在过去的 20年里一直保持高产。截止到 21世纪初,哈勃空间望远镜的性能已经远远超出最初设计者的想象。
然而,好事多磨。2004年“哈勃”面临着提前退休的境地。时任美国国家航天局局长的肖恩·奥基夫(Sean O'Keefe)取消了“哈勃”升级维修计划内的最后一次任务,因为“哥伦比亚”号航天器发生悲剧事故,在美国得克萨斯州上空解体,7名宇航员罹难。理性告诉奥基夫,相比于当时航天器唯一绝对安全的任务——往返国际空间站,升级维修“哈勃”的任务太危险了。
谁知,公众强烈反对弃用“哈勃”,舆论势不可挡。这架望远镜不仅是一个人人爱戴的太空设备,它更是我们的宇宙使者,让我们拥有探索宇宙最根本问题的能力。抛弃“哈勃”的想法令人震惊,就像当初把原本是太阳系九大行星的冥王星降级成矮行星的消息一样。“哈勃”是“人民的望远镜”。
2006年,美国国家航天局新局长迈克尔·格里芬(Michael Grif.n)上任,重启了最后一次“哈勃”升级维修任务。2009年,除却众多修理工作,还给“哈勃”安装了一台迄今为止最强大的空间照相机。从此,“哈勃”的性能跃入更高的境界。
宏伟的大教堂彰显着上帝的荣光;大金字塔昭示着对死亡的恐惧;中国的长城是终极防御的要塞;巴拿马运河是全球运输史上恰逢其时的革命。哈勃空间望远镜也在历史教科书中留下了浓墨重彩的篇章,它代表了人类最纯粹的好奇心,值得被永远铭记。
在科学界之外,公众对哈勃太空望远镜的热情和支持也是它成功的关键因素。望远镜的持续运行与更新需要来自美国国会的拨款,而公众的态度对拨款会起到至关重要的作用。1993年,哈勃太空望远镜的“起死回生”在令公众震惊之余,也使他们对望远镜寄予了更大的期待。同时,与望远镜有关的出色的科学传播和教育工作吸引了公众特别是青少年的注意力。30年来,哈勃太空望远镜拍摄的大量太空图片给公众带来了巨大的震撼,让天文学的外行也有机会领略宇宙的壮丽。不夸张地说,我们看到过的太空图片中有很大一部分都是来自哈勃太空望远镜,这些图片也成为哈勃太空望远镜最好的广告。
在庆祝哈勃太空望远镜升空33周年的日子,我们不妨再回顾一下其中的几张经典照片。
饰物星云(SNR 0509-67.5),哈勃空间望远镜拍摄,综合了美国国家航天局钱德拉 X射线天文台的 X射线图像。这是超新星爆炸激波撞击而成的星际气体壳层,直径约 23光年。该超新星(恒星的毁灭性爆发)爆发于约 400年前。该星云仍在以每分钟增大一倍地月距离的速度膨胀。
船底星云,是银河系最大的恒星形成区,它的中心有一座由气体和尘埃构成的宏伟山峰。低温氢气云的坍缩形成恒星。随着恒星的生长,它的引力会吸引更多物质。最终,周围盘中的尘埃聚集成团时,就会在这些新生恒星周围形成行星。
这幅“哈勃”图像展示了船底座中恒星形成区 NGC3324 里的一个巨型气体空腔的边缘。虽然外表看起来很结实,但其实该星云中最稠密的地方其密度只有地球上云彩的百万分之一。这幅图像没有拍到它外面的由超大质量恒星组成的星团,这个星团发出了强烈紫外辐射和星风,一直在侵蚀NGC3324。
哈勃太空望远镜的巨大成功为未来的太空望远镜项目积累了宝贵的经验。目前,哈勃太空望远镜在轨工作正常,正在等待詹姆斯·韦伯太空望远镜升空后一道完成多波段的观测任务。我们在为它庆祝33岁生日的时候,可以大胆期待,在未来10年甚至更长的时间里,哈勃太空望远镜还将给我们带来更多的惊喜,让我们了解更多的宇宙奥秘。
本文内容来自湖南科学技术出版社的《“哈勃”的宇宙》,纪念哈勃望远镜诞生30周年。
这本书从哈勃空间望远镜拍摄的超过50万幅图像中,精选挑选了300多幅新影像,这是其中很摄人心魄的部分。即便是只浏览其中的图片,这也是一本绝佳的画册,但请读一读作者煞费苦心、精心组织的照片背后的故事和历史,这会使你详细了解“哈勃”及其团队的工作,是他们给了我们星空的简约之美!
本书一直在不断更新升级,随着望远镜成像能力提升,这本升级版又增加了新的一章,展示了超过36幅全新图像,其中包括首次亮相的仙女座星系四页折叠图。“哈勃”仍然在不断续写传奇。
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