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最著名的天文望遠鏡
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最著名的天文望遠鏡是哈勃空間望遠鏡。哈勃空間望遠鏡(英語:Hubble Space Telescope,縮寫:HST)是以著名天文學家、美國芝加哥大學天文學博士愛德溫·哈勃為名,在地球軌道上并且圍繞地球的太空空間望遠鏡,它于1990年4月24日在美國肯尼迪航天中心由“發現者”號航天飛機成功發射。哈勃空間望遠鏡的位置在地球的大氣層之上,因此影像不會受到大氣湍流的擾動,視相度絕佳又沒有大氣散射造成的背景光,還能觀測會被臭氧層吸收的紫外線,是天文史上最重要的儀器之一。類型屬于光學望遠鏡。
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發展歷史

規劃設計

哈(ha)勃空間望遠(yuan)鏡的(de)(de)(de)(de)(de)歷史可(ke)以(yi)追溯(su)至1946年天(tian)文(wen)學家萊曼·斯(si)必澤(ze)(Lyman Spitzer, Jr.)所提(ti)出的(de)(de)(de)(de)(de)論文(wen):《在(zai)地球之(zhi)外(wai)的(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)文(wen)觀測優勢》。在(zai)文(wen)中,他(ta)指出在(zai)太(tai)空中的(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)文(wen)臺有兩項優于地面(mian)天(tian)文(wen)臺的(de)(de)(de)(de)(de)性能(neng)。首(shou)先,角(jiao)分(fen)辨率(物體(ti)能(neng)被清楚分(fen)辨的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)小(xiao)分(fen)離角(jiao)度)的(de)(de)(de)(de)(de)極限(xian)將只受限(xian)于衍射,而不是由造(zao)成(cheng)星光閃爍、動蕩(dang)不安的(de)(de)(de)(de)(de)大氣所造(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)視象(xiang)度。在(zai)當時(shi),以(yi)地面(mian)為基地的(de)(de)(de)(de)(de)望遠(yuan)鏡解析力只有0.5-1.0弧秒(miao),相較下,只要口徑2.5米的(de)(de)(de)(de)(de)望遠(yuan)鏡就(jiu)能(neng)達到理論上衍射的(de)(de)(de)(de)(de)極限(xian)值0.1弧秒(miao)。其(qi)次,在(zai)太(tai)空中的(de)(de)(de)(de)(de)望遠(yuan)鏡可(ke)以(yi)觀測被大氣層吸收殆盡的(de)(de)(de)(de)(de)紅外(wai)線和(he)紫外(wai)線。

斯必(bi)澤(ze)以空(kong)(kong)間望(wang)遠鏡(jing)為(wei)事業,致(zhi)力于空(kong)(kong)間望(wang)遠鏡(jing)的(de)推(tui)展(zhan)。在1962年(nian),美國國家科學院在一份(fen)報(bao)告中推(tui)薦空(kong)(kong)間望(wang)遠鏡(jing)作為(wei)發展(zhan)太空(kong)(kong)計劃的(de)一部分,在1965年(nian),斯必(bi)澤(ze)被任命(ming)為(wei)一個科學委員會(hui)的(de)主任委員,該委員會(hui)的(de)目(mu)的(de)就(jiu)是建造一架空(kong)(kong)間望(wang)遠鏡(jing)。

在(zai)(zai)第二次世界大戰時,科(ke)學家利(li)用發(fa)展火箭技術的(de)同時,曾(ceng)經小(xiao)規模(mo)的(de)嘗試(shi)過以太(tai)空為基地的(de)天文學。在(zai)(zai)1946年,首度(du)觀察到了(le)(le)(le)太(tai)陽的(de)紫外線光譜。英國在(zai)(zai)1962年發(fa)射了(le)(le)(le)太(tai)陽望遠鏡放置在(zai)(zai)軌道上(shang),做(zuo)為亞利(li)安太(tai)空計(ji)劃(hua)的(de)一部(bu)分。1966年NASA進行了(le)(le)(le)第一個軌道天文臺(OAO)任務,但第一個OAO的(de)電池在(zai)(zai)三天后就失效,中(zhong)止了(le)(le)(le)這項任務了(le)(le)(le)。第二個OAO在(zai)(zai)1968至1972年對恒星(xing)和星(xing)系(xi)進行了(le)(le)(le)紫外線的(de)觀測,比原(yuan)先(xian)的(de)計(ji)劃(hua)多(duo)工作了(le)(le)(le)一年的(de)時間。

軌道天(tian)文臺(tai)任務展示了(le)以太空為(wei)基地(di)的(de)(de)(de)(de)天(tian)文臺(tai)在天(tian)文學上扮(ban)演的(de)(de)(de)(de)重要角色,因此在1968年(nian)NASA確定了(le)在太空中建造(zao)直徑3米反射(she)望遠(yuan)鏡(jing)的(de)(de)(de)(de)計(ji)劃,當時(shi)(shi)暫時(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)名稱是大(da)(da)型軌道望遠(yuan)鏡(jing)或大(da)(da)型空間(jian)望遠(yuan)鏡(jing)(LST),預計(ji)在1979年(nian)發射(she)。這個計(ji)劃強調須(xu)要有(you)人進(jin)入太空進(jin)行維護,才(cai)能(neng)確保這個所費不(bu)貸的(de)(de)(de)(de)計(ji)劃能(neng)夠(gou)延續夠(gou)長(chang)的(de)(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)時(shi)(shi)間(jian);并(bing)且(qie)同步發展可(ke)以重復使用的(de)(de)(de)(de)航天(tian)飛機技術,才(cai)能(neng)使前項計(ji)劃成為(wei)可(ke)行的(de)(de)(de)(de)計(ji)劃。

資金需求

軌道天(tian)文(wen)臺(tai)計劃(hua)的(de)成功,鼓(gu)(gu)舞了(le)(le)越來(lai)越強的(de)公(gong)眾輿論(lun)支持,大型(xing)空(kong)間(jian)(jian)望(wang)(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡應該是天(tian)文(wen)學(xue)領域內重要(yao)的(de)目標。在1970年NASA設立了(le)(le)兩個(ge)委員會(hui),一個(ge)規(gui)劃(hua)空(kong)間(jian)(jian)望(wang)(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡的(de)工程,另一個(ge)研究空(kong)間(jian)(jian)望(wang)(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡任(ren)務的(de)科學(xue)目標。在這之(zhi)后(hou),NASA下一個(ge)需(xu)要(yao)排除的(de)障礙就是資(zi)金(jin)(jin)的(de)問題,因(yin)為這比(bi)任(ren)何一個(ge)地面(mian)上的(de)天(tian)文(wen)臺(tai)所(suo)耗(hao)費的(de)資(zi)金(jin)(jin)都要(yao)龐大許多(duo)倍。美國(guo)的(de)國(guo)會(hui)對空(kong)間(jian)(jian)望(wang)(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡的(de)預算(suan)需(xu)求提(ti)出了(le)(le)許多(duo)的(de)質(zhi)疑,為了(le)(le)與(yu)裁軍所(suo)需(xu)要(yao)的(de)預算(suan)對抗,當時就詳細的(de)列出了(le)(le)望(wang)(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡的(de)硬件需(xu)求以及后(hou)續發展所(suo)需(xu)要(yao)的(de)儀器。在1974年,在裁減政府(fu)開支的(de)鼓(gu)(gu)動下,杰拉(la)爾德·福(fu)特剔除了(le)(le)所(suo)有進(jin)行空(kong)間(jian)(jian)望(wang)(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡的(de)預算(suan)。

為回應此,天文學(xue)(xue)家協調了全國性的(de)(de)游說努力。許(xu)多天文學(xue)(xue)家親自前(qian)往(wang)拜會眾(zhong)議(yi)員和(he)參(can)議(yi)員,并(bing)且進行了大規(gui)模的(de)(de)信(xin)件和(he)文字宣傳。國家科學(xue)(xue)院(yuan)出版的(de)(de)報(bao)告(gao)也強(qiang)調空間望遠鏡的(de)(de)重要性,最后參(can)議(yi)院(yuan)決議(yi)恢復原(yuan)先被國會刪除的(de)(de)一半預算。

資金的(de)(de)(de)縮(suo)減導(dao)致目標項(xiang)目的(de)(de)(de)減少,鏡片的(de)(de)(de)口徑也由3米縮(suo)為(wei)2.4米,以降低成本(ben)和(he)(he)更(geng)有效與緊(jin)密(mi)的(de)(de)(de)配置望(wang)遠(yuan)鏡的(de)(de)(de)硬(ying)件。原(yuan)先計劃(hua)做(zuo)為(wei)先期(qi)測試,放置在(zai)衛星上(shang)的(de)(de)(de)1.5米空(kong)間(jian)望(wang)遠(yuan)鏡也被取消了,對(dui)預算表(biao)示關切的(de)(de)(de)歐洲航天(tian)(tian)局也成為(wei)共同合作的(de)(de)(de)伙伴。歐洲航天(tian)(tian)局同意(yi)提(ti)供經費和(he)(he)一(yi)些(xie)望(wang)遠(yuan)鏡上(shang)需要的(de)(de)(de)儀(yi)器,像是做(zuo)為(wei)動力(li)來源的(de)(de)(de)太陽能電池,回饋的(de)(de)(de)是歐洲的(de)(de)(de)天(tian)(tian)文(wen)學家可以使用不(bu)少于15%的(de)(de)(de)望(wang)遠(yuan)鏡觀測時間(jian)。在(zai)1978年,美國國會(hui)撥(bo)付(fu)了36,000,000元美金,讓大型空(kong)間(jian)望(wang)遠(yuan)鏡開始(shi)設計,并(bing)計劃(hua)在(zai)1983年發(fa)射升空(kong)。在(zai)1980年初,望(wang)遠(yuan)鏡被命為(wei)哈(ha)勃(bo),以紀念在(zai)20世紀初期(qi)發(fa)現宇宙(zhou)膨脹的(de)(de)(de)天(tian)(tian)文(wen)學家艾德溫·哈(ha)勃(bo)。

設計制造

空(kong)(kong)間(jian)望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing)的計劃(hua)一經批(pi)準,計劃(hua)就被分(fen)割成許多子計劃(hua)分(fen)送各機關執行(xing)(xing)。馬(ma)(ma)歇爾太空(kong)(kong)飛(fei)行(xing)(xing)中(zhong)心(MSFC)負(fu)責設計、發展和建造望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing),金石太空(kong)(kong)飛(fei)行(xing)(xing)中(zhong)心(GSFC)負(fu)責科(ke)學儀器(qi)(qi)的整體控制和地面的任務(wu)控制中(zhong)心。馬(ma)(ma)歇爾太空(kong)(kong)飛(fei)行(xing)(xing)中(zhong)心委托珀金埃爾默設計和制造空(kong)(kong)間(jian)望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing)的光學組(zu)件(jian),還有精(jing)密定位傳感器(qi)(qi)(FGS),洛克希(xi)德(de)被委托建造安裝望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing)的太空(kong)(kong)船(chuan)。

組合安裝

望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)的(de)(de)(de)鏡(jing)子(zi)和光(guang)學系統是(shi)最關鍵(jian)的(de)(de)(de)部分,因(yin)此在設計上有很嚴(yan)格的(de)(de)(de)規(gui)范(fan)。一(yi)般的(de)(de)(de)望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing),鏡(jing)子(zi)在拋光(guang)之后(hou)的(de)(de)(de)準確(que)性(xing)大(da)約(yue)是(shi)可見(jian)光(guang)波長的(de)(de)(de)十分之一(yi),但是(shi)因(yin)為空(kong)間望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)觀測的(de)(de)(de)范(fan)圍是(shi)從(cong)紫外線到近(jin)紅外線,所以(yi)需要比以(yi)前的(de)(de)(de)望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)更高十倍的(de)(de)(de)解(jie)析(xi)力,它的(de)(de)(de)鏡(jing)子(zi)在拋光(guang)后(hou)的(de)(de)(de)準確(que)性(xing)達到可見(jian)光(guang)波長的(de)(de)(de)二十分之一(yi),也就是(shi)大(da)約(yue)30納米。

珀金埃(ai)爾(er)默(mo)刻意使(shi)用(yong)極端復雜(za)的電腦控制拋光(guang)機研磨鏡(jing)(jing)(jing)子(zi)(zi)(zi),但卻在最尖端的技術上出了問題;柯(ke)達被委(wei)托(tuo)使(shi)用(yong)傳統的拋光(guang)技術制作一(yi)個備用(yong)的鏡(jing)(jing)(jing)子(zi)(zi)(zi)(柯(ke)達的這(zhe)面(mian)(mian)鏡(jing)(jing)(jing)子(zi)(zi)(zi)永久保存在史密(mi)松寧學會)。1979年,珀金埃(ai)爾(er)默(mo)開始磨制鏡(jing)(jing)(jing)片,使(shi)用(yong)的是(shi)超低膨脹玻璃,為了將(jiang)鏡(jing)(jing)(jing)子(zi)(zi)(zi)的重(zhong)量降至最低,采用(yong)蜂窩格子(zi)(zi)(zi),只(zhi)有表面(mian)(mian)和底(di)面(mian)(mian)各一(yi)吋是(shi)厚(hou)實(shi)的玻璃。

鏡(jing)子(zi)的(de)拋光(guang)從1979年開(kai)始持續到1981年5月,拋光(guang)的(de)進度(du)已(yi)經(jing)落后(hou)并(bing)(bing)且(qie)超(chao)過了預算,這時NASA的(de)報告才開(kai)始對(dui)珀金(jin)埃爾(er)默的(de)管理結(jie)構質疑。為了節約經(jing)費,NASA停止支援鏡(jing)片的(de)制作,并(bing)(bing)且(qie)將(jiang)發射日期延后(hou)至1984年10月。鏡(jing)片在1981年底全部完成,并(bing)(bing)且(qie)鍍(du)上了75納(na)(na)米(mi)厚的(de)鋁(lv)增強反射,和(he)25納(na)(na)米(mi)厚的(de)鎂氟(fu)保護層。

因為在(zai)光學望遠鏡組合上(shang)的(de)(de)(de)預算(suan)持續膨脹,進度也落后(hou)的(de)(de)(de)情(qing)(qing)況下,對珀金埃(ai)爾默(mo)能否勝(sheng)任后(hou)續工(gong)作的(de)(de)(de)質疑繼續存(cun)在(zai)。為了(le)回應被描述成(cheng)“未定(ding)案和善變的(de)(de)(de)日報表”,NASA將發射的(de)(de)(de)日期再延至1985年的(de)(de)(de)4月(yue)。但是,珀金埃(ai)爾默(mo)的(de)(de)(de)進度持續地以每(mei)(mei)季增加一個月(yue)的(de)(de)(de)速率惡化(hua)中,時間上(shang)的(de)(de)(de)延遲也出現了(le)每(mei)(mei)個工(gong)作天都在(zai)持續落后(hou)的(de)(de)(de)情(qing)(qing)況。NASA被迫延后(hou)發射日期,先延至1986年3月(yue),然后(hou)又延至1986年9月(yue)。這時整個計(ji)劃的(de)(de)(de)總(zong)花(hua)費已經高達美(mei)金11億7500萬。

安置望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡和儀(yi)(yi)器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)太空船是主要工程上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)另一個挑戰。它必(bi)須能勝任(ren)與抵擋(dang)在陽光(guang)與地(di)球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)陰影之間頻繁進出所造成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)變化(hua),還要極端(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定(ding)并(bing)能長間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)將望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡精(jing)確的(de)(de)(de)(de)(de)(de)對準(zhun)(zhun)目標。以(yi)多層絕(jue)緣材料制成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)遮(zhe)蔽(bi)物能使望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡內部的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)保持穩定(ding),并(bing)且以(yi)輕質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋁殼包圍住望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡和儀(yi)(yi)器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)支架(jia)(jia)。在外殼之內,石墨環氧的(de)(de)(de)(de)(de)(de)框架(jia)(jia)將校準(zhun)(zhun)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工作(zuo)儀(yi)(yi)器牢固的(de)(de)(de)(de)(de)(de)固定(ding)住。

有一段時間用于安置儀(yi)器和(he)望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)的(de)太(tai)空(kong)船(chuan)(chuan)在建造(zao)上比光學(xue)望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)的(de)組合來得順利,但洛克(ke)(ke)希德(de)仍然經歷(li)了(le)(le)預算(suan)不足(zu)和(he)進度(du)的(de)落后,在1985年(nian)的(de)夏(xia)天之前,太(tai)空(kong)船(chuan)(chuan)的(de)進度(du)落后了(le)(le)5個(ge)月(yue),而預算(suan)超出了(le)(le)30%。馬歇(xie)爾太(tai)空(kong)飛行中心的(de)報(bao)告認為洛克(ke)(ke)希德(de)在太(tai)空(kong)船(chuan)(chuan)的(de)建造(zao)上沒有采取主(zhu)動,而且過度(du)依賴NASA的(de)指導。

在1983年,空間望遠(yuan)鏡(jing)科(ke)學(xue)協(xie)會(STScI)在經歷NASA與科(ke)學(xue)界之間的權(quan)力爭奪后(hou)成(cheng)(cheng)立(li)。空間望遠(yuan)鏡(jing)科(ke)學(xue)協(xie)會隸屬(shu)于美國(guo)大(da)學(xue)天文研(yan)究聯盟(meng) (AURA),這是由32個(ge)美國(guo)大(da)學(xue)和(he)7個(ge)國(guo)際(ji)會員組成(cheng)(cheng)的單位(wei),總(zong)部坐落(luo)在馬里蘭(lan)州巴(ba)爾地(di)摩的約翰·霍普金斯大(da)學(xue)校園(yuan)內。

空(kong)間(jian)望(wang)遠鏡(jing)科學(xue)協會(hui)負責空(kong)間(jian)望(wang)遠鏡(jing)的(de)(de)操作(zuo)(zuo)和將(jiang)數(shu)據交付給天文學(xue)家。美(mei)國國家航(hang)空(kong)航(hang)天局(NASA)想將(jiang)之做為內(nei)部的(de)(de)組(zu)織,但是科學(xue)家依(yi)據科學(xue)界的(de)(de)做法將(jiang)之規(gui)劃創立成(cheng)研究單位,由NASA位在馬里蘭州綠堤,空(kong)間(jian)望(wang)遠鏡(jing)科學(xue)協會(hui)南方48公里,的(de)(de)哥(ge)達德(de)太(tai)空(kong)飛行中(zhong)心和承包廠商提供工程上的(de)(de)支援。哈勃望(wang)遠鏡(jing)每天24小時(shi)不間(jian)斷的(de)(de)運作(zuo)(zuo),由四個工作(zuo)(zuo)團隊輪(lun)流負責操作(zuo)(zuo)。

空間望遠鏡歐洲(zhou)協調機構于1984年設立(li)在德國鄰近慕尼黑的(de)Garching bei München,為歐洲(zhou)的(de)天文學家提供(gong)相似的(de)支援(yuan)。

維護改進

1993年

在1990年4月哈勃(bo)空間望遠鏡(jing)發射升空的(de)數星(xing)期后(hou),研究人員發現(xian)從哈勃(bo)空間望遠鏡(jing)傳回來的(de)圖片有(you)嚴重的(de)問(wen)題(ti),獲得的(de)最佳圖像(xiang)品(pin)質(zhi)也遠低于當初的(de)期望:點源(yuan)的(de)影像(xiang)被(bei)擴散成超(chao)過(guo)一弧秒半(ban)徑的(de)圓(yuan)。

通(tong)過對圖樣(yang)缺陷(xian)的(de)(de)(de)分析顯示,問題來源于(yu)主(zhu)鏡(jing)的(de)(de)(de)形狀(zhuang)被磨(mo)錯(cuo)了。雖(sui)然這個(ge)(ge)差(cha)(cha)(cha)異小于(yu)光(guang)的(de)(de)(de)1/20波長(chang), 鏡(jing)面(mian)與需要的(de)(de)(de)位置(zhi)只差(cha)(cha)(cha)了微不足(zu)道的(de)(de)(de)2微米(mi),但這個(ge)(ge)差(cha)(cha)(cha)別造成了災難性的(de)(de)(de)球面(mian)像(xiang)差(cha)(cha)(cha)。這樣(yang)來自鏡(jing)面(mian)邊緣(yuan)的(de)(de)(de)反射光(guang)不能(neng)聚集在與中央的(de)(de)(de)反射光(guang)相(xiang)同的(de)(de)(de)焦(jiao)點上。

1993年(nian),奮進號執(zhi)行了對(dui)哈勃(bo)空間(jian)望遠鏡(jing)的(de)(de)(de)(de)第一(yi)(yi)次(ci)維修,研(yan)究(jiu)人員設計一(yi)(yi)個有(you)相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)球面像差(cha),但功效相(xiang)反的(de)(de)(de)(de)光(guang)學(xue)系統來抵消錯誤(wu),相(xiang)當(dang)于配(pei)上一(yi)(yi)副能改(gai)正(zheng)球面像差(cha)的(de)(de)(de)(de)眼鏡(jing)。用來改(gai)正(zheng)球面像差(cha)的(de)(de)(de)(de)儀器稱(cheng)為(wei)(wei)空間(jian)望遠鏡(jing)光(guang)軸補償校(xiao)正(zheng)光(guang)學(xue)(COSTAR)。為(wei)(wei)了給COSTAR在望遠鏡(jing)內(nei)提(ti)供位(wei)置,必須移(yi)除(chu)其中一(yi)(yi)件儀器,天(tian)文學(xue)家(jia)的(de)(de)(de)(de)選擇是犧牲高速光(guang)度計。

除此之外,廣域(yu)和(he)(he)行星(xing)(xing)照相機被(bei)第二(er)代廣域(yu)和(he)(he)行星(xing)(xing)照相機以及(ji)內(nei)部的(de)光學更(geng)新(xin)系統取(qu)代。另外,太陽能板(ban)和(he)(he)驅動的(de)電子設備、四個用于望遠(yuan)鏡定位的(de)陀螺儀、二(er)個控制盤、二(er)個磁力(li)計和(he)(he)其(qi)他的(de)電子組件也被(bei)更(geng)換。

1997年

1997年2月,發現(xian)號(hao)在STS-82航次中執行了第二次維修任務。用 空間望(wang)遠(yuan)鏡攝譜儀(STIS)和近紅外線照相機和多目(mu)標(biao)分光儀(NICMOS)替換掉戈拉德高解析攝譜儀(GHRS)和暗天體(ti)攝譜儀(FOS)。修護絕熱(re)毯,再提(ti)升哈勃(bo)的軌道(dao)。

在(zai)維(wei)修中出(chu)現的(de)(de)意外縮短了儀器的(de)(de)使用年限(xian)。安裝(zhuang)后吸熱(re)(re)器的(de)(de)部分熱(re)(re)擴散意料之外地進入光(guang)學擋板(ban),這額外增加的(de)(de)熱(re)(re)量導致儀器的(de)(de)壽命由原先期望的(de)(de)4.5年縮短為2年。

1999年

第三次(ci)維(wei)護任務仍然由發現號(hao)在(zai)1999年12月的(de)STS-103航次(ci)中(zhong)執(zhi)行(xing)。在(zai)這次(ci)維(wei)護中(zhong)更(geng)換(huan)了全部的(de)六(liu)臺陀螺儀(yi),也更(geng)換(huan)了一(yi)個(ge)精細導星傳感器(qi)和計算機,安(an)裝一(yi)套組(zu)裝好(hao)的(de)電壓(ya)/溫(wen)度改善(shan)工(gong)具(VIK)以防(fang)止(zhi)電池的(de)過(guo)熱(re),更(geng)換(huan)絕熱(re)的(de)毯子。新(xin)的(de)計算器(qi)是(shi)能在(zai)低(di)溫(wen)輻射下運作的(de)英特(te)爾486,可以執(zhi)行(xing)一(yi)些過(guo)去必須在(zai)地面處理的(de)與太空船有(you)關(guan)的(de)計算工(gong)作。

2002年

第四次維護任(ren)務由哥倫比亞號在2002年3月的(de)STS-109航次執(zhi)行(xing),用先進巡(xun)天(tian)照相機(ACS)替換了暗(an)天(tian)體照相機(FOC),更換了新的(de)冷卻(que)系統和太陽能板(ban)。哈勃(bo)的(de)配電(dian)(dian)系統也被更新了,這是哈勃(bo)空(kong)間望遠鏡升空(kong)之后(hou),首度能完(wan)全(quan)的(de)應(ying)用所獲得(de)的(de)電(dian)(dian)力。

2008年

在(zai)原本(ben)安(an)排在(zai)2008年(nian)8月(yue)維修(xiu)任(ren)務(wu)中,航天員將(jiang)更換新的電池和陀螺儀,更換精細導星傳感器(FGS)并(bing)修(xiu)理空(kong)間(jian)望(wang)遠鏡影(ying)像攝譜儀(STIS)。并(bing)在(zai)保(bao)留(liu)先進巡天照(zhao)相(xiang)機的同(tong)時,安(an)裝(zhuang)二(er)臺新的儀器:宇宙起源頻(pin)譜儀和第三(san)代廣(guang)域照(zhao)相(xiang)機。然而NASA于2008年(nian)9月(yue)宣布哈(ha)勃空(kong)間(jian)望(wang)遠鏡上的數據處(chu)理系統出現嚴重故障,無法(fa)正常存儲觀測(ce)數據并(bing)傳回地球,而且由(you)于哈(ha)勃太(tai)(tai)空(kong)任(ren)務(wu)高度與(yu)國際太(tai)(tai)空(kong)站距離十分遠,太(tai)(tai)空(kong)人在(zai)緊急(ji)情況下未(wei)能找(zhao)到有(you)效安(an)全避難處(chu),這使得維護哈(ha)勃望(wang)遠鏡變為一項極度危險的任(ren)務(wu)。

2009年

美國東部時(shi)間(jian)2009年(nian)5月(yue)11日14點(dian)01分,美國“阿(a)特蘭(lan)蒂斯”號(hao)航天(tian)飛機(ji)從佛羅里達州肯尼迪航天(tian)中心發(fa)射(she)升空(kong)(kong)(kong)(kong)。在此次(ci)(ci)太空(kong)(kong)(kong)(kong)之旅中,機(ji)上的(de)(de)(de)7名宇(yu)航員(yuan)通過(guo)5次(ci)(ci)太空(kong)(kong)(kong)(kong)行走對哈勃太空(kong)(kong)(kong)(kong)望遠(yuan)鏡(jing)進(jin)行了(le)最后一次(ci)(ci)維(wei)護,為其更(geng)換了(le)大量設備和輔(fu)助儀(yi)器(qi)(qi)(qi),這些更(geng)新主要包括:用第三代廣域(yu)照相(xiang)機(ji)(WFC3)取代WFPC2;安裝新的(de)(de)(de)宇(yu)宙起源頻譜(pu)儀(yi)(COS)、取回該(gai)處的(de)(de)(de)COSTAR光學矯正(zheng)系統;修復損壞的(de)(de)(de)先進(jin)巡(xun)天(tian)照相(xiang)機(ji)(ACS);修復損壞的(de)(de)(de)空(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)望遠(yuan)鏡(jing)攝譜(pu)儀(yi)(STIS);替換損壞的(de)(de)(de)精細導(dao)星(xing)傳感器(qi)(qi)(qi)(FGS);更(geng)換科學儀(yi)器(qi)(qi)(qi)指令(ling)和數據處理系統(SIC&DH);更(geng)換全部的(de)(de)(de)電池模組(zu);更(geng)換所有的(de)(de)(de)6個陀螺儀(yi)和3組(zu)定(ding)位傳感器(qi)(qi)(qi)(RSU);更(geng)換對接環、安裝全新的(de)(de)(de)絕熱毯(NBOL)、補充制冷(leng)劑等(deng)等(deng)。而這將會是(shi)哈勃空(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)望遠(yuan)鏡(jing)最后一次(ci)(ci)的(de)(de)(de)維(wei)護任(ren)務,會將哈勃空(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)望遠(yuan)鏡(jing)的(de)(de)(de)壽命延長至2013年(nian)后。屆時(shi)發(fa)射(she)的(de)(de)(de)詹(zhan)姆斯·韋伯空(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)望遠(yuan)鏡(jing)能接續哈勃空(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)望遠(yuan)鏡(jing)的(de)(de)(de)天(tian)文(wen)任(ren)務。

設計原理

大氣層中的大氣湍流與散射,以及會吸收紫外線的臭氧層,這些(xie)因素都限定了(le)地(di)面(mian)上(shang)望遠鏡(jing)做進一步的(de)(de)觀測(ce)。太空望遠鏡(jing)的(de)(de)出現使天(tian)文(wen)學家成(cheng)功(gong)地(di)擺脫地(di)面(mian)條件的(de)(de)限制,并獲得更(geng)加清晰(xi)與更(geng)廣泛波段的(de)(de)觀測(ce)圖像。

空(kong)間(jian)望遠鏡的概念(nian)最(zui)早出(chu)現上(shang)個(ge)世(shi)紀40年代(dai),但(dan)一(yi)直到上(shang)個(ge)世(shi)紀90年代(dai),哈勃空(kong)間(jian)望遠鏡才正(zheng)式發射升(sheng)空(kong),并觀測迄(qi)今。

哈(ha)勃空間望遠鏡屬于美(mei)國(guo)(guo)航空航天(tian)局(NASA)與歐(ou)洲航天(tian)局(ESA)的(de)合作項目,其(qi)主要目標(biao)是建立一個(ge)能長期在太空中進(jin)行觀(guan)測的(de)軌道天(tian)文(wen)臺。它的(de)名(ming)字來(lai)源于美(mei)國(guo)(guo)著名(ming)天(tian)文(wen)學家(jia)埃德溫·哈(ha)勃。

1990年4月25日,由美(mei)國航天(tian)飛機送(song)上太空軌(gui)道的 “哈(ha)勃”望(wang)(wang)遠鏡(jing)長13.3米,直徑4.3米,重11.6噸,造價近30億美(mei)元。它以(yi)2.8萬(wan)公里的時(shi)(shi)速沿太空軌(gui)道運行,清(qing)晰(xi)度(du)是地面天(tian)文望(wang)(wang)遠鏡(jing)的10倍以(yi)上。同時(shi)(shi),由于(yu)沒有大氣湍流(liu)的干擾,它所獲得的圖像和光譜具(ju)有極高的穩定性和可(ke)重復(fu)性。

哈勃(bo)空間(jian)望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)得到的數(shu)(shu)據(ju)(ju)首先被(bei)儲(chu)存(cun)(cun)在航天器(qi)中(zhong)。在哈勃(bo)空間(jian)望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)最(zui)開始發(fa)射時,儲(chu)存(cun)(cun)數(shu)(shu)據(ju)(ju)設施是老式(shi)的卷帶式(shi)錄音(yin)機。但這些設備在之后(hou)的維(wei)修任務(wu)中(zhong)得到了替換。每天哈勃(bo)空間(jian)望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)大(da)約分兩次(ci)將數(shu)(shu)據(ju)(ju)傳(chuan)送(song)至地球同步軌道跟蹤與數(shu)(shu)據(ju)(ju)中(zhong)繼衛(wei)星系統,然后(hou)數(shu)(shu)據(ju)(ju)再被(bei)繼續發(fa)送(song)至位于新墨(mo)西哥(ge)的白沙(sha)測(ce)試設備,通過(guo)位于白沙(sha)測(ce)試設備的60英(ying)尺(18米)直徑(jing)的高增(zeng)益微波電(dian)線之一,信息最(zui)后(hou)被(bei)傳(chuan)送(song)到戈達德太(tai)空飛行中(zhong)心和太(tai)空望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)科學研究所處存(cun)(cun)檔(dang)。

傳(chuan)送來的數(shu)據(ju)必須要(yao)經過(guo)一系(xi)列(lie)處理才能為(wei)天文學(xue)家所用(yong)。空間(jian)望遠(yuan)鏡研究所開發了一套軟件,能夠自(zi)動地對(dui)數(shu)據(ju)進(jin)行校正。然后空間(jian)望遠(yuan)鏡研究所將利用(yong)STSDAS (Space Telescope Science Data Analysis System) 軟件來選取所需(xu)要(yao)的數(shu)據(ju)。

哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)望遠鏡(jing)幫助科(ke)學家對宇宙的(de)研(yan)究(jiu)有了更(geng)深的(de)了解。然而(er),由于美(mei)國航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)局將哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)SM4確定為最后一次維修任務,因此,哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)的(de)退役(yi)在即(ji),而(er)它新(xin)的(de)繼任者詹姆斯·韋伯太空(kong)望遠鏡(jing)(JWST)將發射升空(kong),并逐步接替哈(ha)(ha)勃(bo)(bo)太空(kong)望遠鏡(jing)的(de)工作(zuo)。

詹姆斯·韋(wei)伯太(tai)空(kong)(kong)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)(jing)(James Webb Space Telescope,縮寫(xie)JWST)是計劃(hua)(hua)中的(de)紅外線觀(guan)測(ce)用太(tai)空(kong)(kong)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)(jing)。作為將于(yu)2010年結束觀(guan)測(ce)活動的(de)哈勃太(tai)空(kong)(kong)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)(jing)的(de)后續機(ji),計劃(hua)(hua)于(yu)2011年發射升(sheng)空(kong)(kong)。但因(yin)為制造(zao)方面的(de)問題,不(bu)得(de)不(bu)延遲(chi)到2013年升(sheng)空(kong)(kong),因(yin)此,哈勃望(wang)遠(yuan)鏡(jing)(jing)也不(bu)得(de)不(bu)冒險進行修補(bu)以(yi)繼續服役。因(yin)為費用已經(jing)(jing)升(sheng)到了80億美元,鏡(jing)(jing)片也已經(jing)(jing)從原計劃(hua)(hua)的(de)8米(mi)縮水為6.5米(mi)。這視(shi)為觀(guan)察宇宙(zhou)最(zui)遙(yao)遠(yuan)的(de)地方,也就是宇宙(zhou)大爆炸(zha)的(de)第一(yi)縷光線的(de)最(zui)低要(yao)求了。系(xi)歐洲空(kong)(kong)間局(ESA)和(he)美國宇航(hang)局(NASA)的(de)共(gong)同運用計劃(hua)(hua),放置(zhi)于(yu)太(tai)陽-地球的(de)第二(er)拉(la)格朗日(ri)點(dian)。

2015年4月21日,哈(ha)勃望遠鏡距離地面約340英里(約合(he)547公里),繞地球(qiu)公轉一周耗時97分鐘。 

組成部分

光學系統

望遠鏡(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)光學部分是(shi)整個(ge)儀器的(de)(de)(de)(de)心臟。它(ta)采用(yong)卡塞格林(lin)式反射(she)系(xi)統(tong),由兩個(ge)雙曲面(mian)反射(she)鏡(jing)(jing)組成,一(yi)(yi)個(ge)是(shi)口徑2.4米(mi)(mi)(mi)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)(zhu)鏡(jing)(jing)、另一(yi)(yi)個(ge)是(shi)裝(zhuang)在主(zhu)(zhu)鏡(jing)(jing)前約4.5米(mi)(mi)(mi)處的(de)(de)(de)(de)副(fu)(fu)鏡(jing)(jing),口徑0.3米(mi)(mi)(mi)。投射(she)到(dao)(dao)主(zhu)(zhu)鏡(jing)(jing)上(shang)的(de)(de)(de)(de)光線首先反射(she)到(dao)(dao)副(fu)(fu)鏡(jing)(jing)上(shang),然后再由副(fu)(fu)鏡(jing)(jing)射(she)向主(zhu)(zhu)鏡(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)中(zhong)心孔(kong),穿過中(zhong)心孔(kong)到(dao)(dao)達主(zhu)(zhu)鏡(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)焦(jiao)面(mian)上(shang)形成高質量(liang)的(de)(de)(de)(de)圖像,供各種科學儀器進行精密處理,得出來(lai)的(de)(de)(de)(de)數據通過中(zhong)繼衛星系(xi)統(tong)發回地(di)面(mian)。

廣域和行星照相機

廣(guang)域(yu)和(he)行(xing)星照(zhao)相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(WF/PC)原先(xian)計(ji)劃是光(guang)(guang)學觀測(ce)使用的高(gao)分辨率(lv)照(zhao)相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)。由NASA的噴射推進實驗室(shi)制造,附有(you)一套(tao)由48片(pian)光(guang)(guang)學濾鏡組成,可以(yi)(yi)篩選特殊(shu)的波段進行(xing)天(tian)體物(wu)理學的觀察。整套(tao)儀器使用8片(pian)CCD,做出(chu)了兩架(jia)照(zhao)相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji),每(mei)(mei)一架(jia)使用4片(pian)CCD。廣(guang)域(yu)照(zhao)相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(WFC)因為(wei)視野較(jiao)廣(guang),在解像(xiang)力(li)上(shang)有(you)所(suo)損失,但(dan)可對光(guang)(guang)度微(wei)弱的天(tian)體進行(xing)全景觀測(ce)。而行(xing)星照(zhao)相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(PC)行(xing)星照(zhao)相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)每(mei)(mei)個畫素的解析力(li)為(wei)0.043弧秒,擁(yong)有(you)比WFC長的焦距成像(xiang),所(suo)以(yi)(yi)有(you)較(jiao)高(gao)的放大率(lv),可以(yi)(yi)與廣(guang)域(yu)照(zhao)相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)互(hu)補,用于高(gao)分辨率(lv)的觀測(ce)。

在1993年12月(yue)STS-61的(de)維(wei)修任(ren)務中,廣域和(he)行(xing)星照(zhao)相(xiang)(xiang)機(ji)被新的(de)第二代替換(huan),為了避免混淆,通常WFPC就是第一代的(de)廣域和(he)行(xing)星照(zhao)相(xiang)(xiang)機(ji),新機(ji)稱為WFPC-2。

1995年(nian)4月(yue)1日哈勃(bo)空間望遠鏡(jing)上(shang)的(de)大視場和行星照(zhao)相機2(WFPC2)拍(pai)攝了(le)鷹(ying)狀星云的(de)照(zhao)片。就像(xiang)(xiang)(xiang)普(pu)通的(de)數碼相機一(yi)樣,WFPC2也(ye)使用電荷耦合器件(jian)(jian)(CCD)而不是(shi)膠卷(juan)來記錄影像(xiang)(xiang)(xiang)。CCD是(shi)一(yi)個(ge)由光(guang)敏器件(jian)(jian)組成的(de)陣列,其中(zhong)最(zui)(zui)小(xiao)的(de)單元被(bei)稱為(wei)“像(xiang)(xiang)(xiang)素”。而它的(de)作(zuo)用則(ze)是(shi)把接收到的(de)光(guang)信(xin)(xin)號轉化(hua)成電信(xin)(xin)號。如下面會看到的(de),在得到最(zui)(zui)終(zhong)絢麗圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)的(de)過程中(zhong)最(zui)(zui)艱(jian)巨的(de)工作(zuo)就是(shi)從相機本身(shen)產生的(de)干(gan)擾信(xin)(xin)號中(zhong)分離出那些有用的(de)信(xin)(xin)號,并且將這些信(xin)(xin)號轉化(hua)成對天(tian)空中(zhong)某一(yi)點的(de)位置和亮(liang)度測量。

WFPC2事實上是(shi)由4架(jia)(jia)相機(ji)組成的(de)(de)——3架(jia)(jia)大視(shi)場照(zhao)(zhao)相機(ji)(WF)和1架(jia)(jia)行星照(zhao)(zhao)相機(ji)(PC1)。除了PC1之(zhi)外(wai),其(qi)余每架(jia)(jia)相機(ji)所(suo)(suo)拍(pai)攝(she)的(de)(de)圖像(xiang)都占據了照(zhao)(zhao)片的(de)(de)四分之(zhi)一。而(er)PC1所(suo)(suo)拍(pai)攝(she)的(de)(de)是(shi)局域(yu)的(de)(de)放大影像(xiang),這(zhe)(zhe)使得天文學家可以在右(you)上角看到局部更(geng)微小的(de)(de)細節。但是(shi)最終的(de)(de)圖像(xiang)會(hui)先按比(bi)例把PC1所(suo)(suo)拍(pai)攝(she)的(de)(de)圖像(xiang)縮小到和其(qi)他3架(jia)(jia)相機(ji)相同的(de)(de)程(cheng)度,這(zhe)(zhe)就導致了“哈勃”WFPC2所(suo)(suo)拍(pai)攝(she)的(de)(de)照(zhao)(zhao)片總會(hui)缺個角。WFPC2的(de)(de)視(shi)場大約包含了1600×1600個像(xiang)素,這(zhe)(zhe)使得它大致相當(dang)于一臺250萬像(xiang)素的(de)(de)數碼相機(ji)。而(er)且WFPC2所(suo)(suo)拍(pai)攝(she)的(de)(de)圖像(xiang)也(ye)不是(shi)真(zhen)彩色的(de)(de),不過它所(suo)(suo)能看到的(de)(de)景象比(bi)起(qi)彩色膠卷來(lai)更(geng)接近于肉眼。 

WFPC-2本(ben)身也將在第四次維修任務中被在1997年開始研發的WFC-3替(ti)換。

戈達德高解析攝譜儀

戈達德(de)高解(jie)析攝(she)譜(pu)儀(yi)(GHRS)是被用(yong)于紫(zi)外線波(bo)段的攝(she)譜(pu)儀(yi),由戈達德(de)太(tai)空(kong)中心(xin)制造,可(ke)以達到90,000的光譜(pu)分(fen)辨(bian)率,同時也為(wei)FOC和FOS選擇適宜觀(guan)測的目標。它舍棄了CCD,使用(yong)數位光子計數器作為(wei)檢測裝置(zhi)。在1997年(nian)2月的哈勃維護任務中被太(tai)空(kong)望遠鏡影像攝(she)譜(pu)儀(yi)(STIS)取代。

高速光度計

高速光(guang)(guang)度(du)(du)計(HSP)能(neng)夠快(kuai)速的(de)(de)測量(liang)天(tian)體的(de)(de)光(guang)(guang)度(du)(du)變化和(he)偏極性。它可(ke)以每10微秒(miao)在紫外(wai)線、可(ke)見光(guang)(guang)和(he)近紅外(wai)線的(de)(de)波段上測量(liang)一次光(guang)(guang)度(du)(du),因(yin)此用于在可(ke)見光(guang)(guang)和(he)紫外(wai)線波段上觀測變星,精確度(du)(du)至少可(ke)以達(da)到(dao)2%。 高速光(guang)(guang)度(du)(du)計因(yin)為(wei)主(zhu)鏡(jing)的(de)(de)光(guang)(guang)學(xue)問題,自升空以來一直未能(neng)成(cheng)功使用。1993年(nian)12月,在第一次的(de)(de)哈勃(bo)維護任務中,它被用于矯正(zheng)其他儀(yi)器的(de)(de)光(guang)(guang)學(xue)問題的(de)(de)太空望遠(yuan)鏡(jing)光(guang)(guang)軸補(bu)償校(xiao)正(zheng)光(guang)(guang)學(xue)(COSTAR)替換掉。

暗天體照相機

暗天體(ti)照相(xiang)機(ji)的觀測波段在115至650納米,它在2002年(nian)被先進巡(xun)天照相(xiang)機(ji)(ACS)取代。

暗天體攝譜儀

暗(an)天(tian)體攝(she)譜儀(yi)是觀(guan)測(ce)(ce)波長在1150至8500埃(ai)的(de)攝(she)譜儀(yi)。在1997年第二次哈勃維護任(ren)務中被太空(kong)望遠(yuan)鏡影(ying)像攝(she)譜儀(yi)(STIS)取代。FOC和FOS都是哈勃空(kong)間望遠(yuan)鏡上分辨率(lv)最(zui)高的(de)儀(yi)器。這(zhe)三個(ge)儀(yi)器都舍棄了CCD,使用數(shu)位光(guang)子(zi)計(ji)數(shu)器做為檢(jian)測(ce)(ce)裝置。FOC是由歐洲航天(tian)局制(zhi)造(zao), FOS則(ze)由Martin Marietta公司(si)制(zhi)造(zao)。

其他儀器

最后一件儀(yi)器是由威斯康辛麥迪遜大(da)學(xue)設計制造的(de)(de)HSP,它用于(yu)在(zai)可(ke)見光(guang)(guang)(guang)和紫(zi)外光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)波段(duan)上觀測變星,和其(qi)他(ta)被篩(shai)選出(chu)的(de)(de)天體在(zai)亮度(du)上的(de)(de)變化。它的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)度(du)計每秒鐘(zhong)可(ke)以(yi)偵測100,000次,精確度(du)至少可(ke)以(yi)達到2%。

哈勃空間望(wang)遠(yuan)鏡的(de)導引系統(tong)也(ye)可以做(zuo)為科學儀器,它的(de)三個精細導星傳感器(FGS)在(zai)觀測期間主要用于(yu)保持望(wang)遠(yuan)鏡指(zhi)向的(de)準確性, 但也(ye)能用于(yu)進(jin)行非常(chang)準確的(de)天體測量,測量的(de)精確度達到(dao) 0.0003弧秒。

性能數據

哈勃空間望(wang)遠(yuan)鏡(jing)的(de)一些(xie)基(ji)本數據(ju),由為NASA運營(ying)哈勃的(de)空間望(wang)遠(yuan)鏡(jing)研究所(STScI)提供(gong)。

望遠鏡尺寸

長:43.5英尺(13.2米)

重:24500磅(bang)(11110千克)

最大直(zhi)徑:14英尺(4.2米)

任務數據

發射:1990年4月24日從發現號(hao)航天(tian)飛機發射(第31次航天(tian)飛機任務STS-31)

進入預(yu)定位置(zhi):1990年4月25日

維(wei)護任務1:1993年12月

維護(hu)任務(wu)2:1997年(nian)2月

維護任務3A:1999年12月(yue)

維護任務3B:2002年2月

維(wei)護任務4:2009年(nian)5月

空間飛行數據

軌(gui)道(dao):平均高(gao)度(du)(du)307海里(569千米或(huo)353英里),軌(gui)道(dao)傾角28.5度(du)(du)

軌道周期:97分鐘

速度:17500英(ying)里每小時(28000千(qian)米(mi)每小時)

數據數據

哈勃每周(zhou)傳輸約120千兆字(zi)節(GB)的(de)科學數據。約合在一個書(shu)架(jia)上擺放3600英尺(chi)(1097米)高(gao)的(de)書(shu)籍所包含的(de)數據量(liang)。圖片和數據儲存在磁光(guang)盤上。

動力

能量源:太陽

機制:兩個25英尺(chi)太陽能(neng)電池板

功率:2800瓦特

電池:6個鎳氫電池,約合(he)20個汽車電池的容量

光學部件

主鏡直徑:94.5英寸(cun)(2.4米)

主鏡重(zhong)量(liang):1825磅(828千克)

次鏡直徑:12英(ying)寸(0.3米)

次鏡重量(liang):27.4磅(12.3千(qian)克) 

數據

從1990年到2015年4月(yue),哈勃望遠鏡在(zai)地球軌道上運行了接近(jin)13萬7千圈,累計54億公里,執行了120多萬次(ci)觀測任務,觀察了超過38,000個天體(ti)。

哈勃望(wang)遠鏡觀測到的目標中最遠的是距地(di)球(qiu)130億光年(nian)的原始星(xing)系,這些星(xing)系的發出光芒來(lai)自大爆炸后剛剛形成的宇宙早期(qi)。 

平均每個(ge)月(yue),哈勃都會產生829G觀(guan)測數據,累計已超過100T。 

在(zai)執(zhi)行任務的早期,哈勃(bo)望遠鏡證明了大質量黑(hei)洞在(zai)宇宙中普遍(bian)存(cun)在(zai)——大多出現在(zai)星系(xi)的中央位置。同時,天文學家(jia)還在(zai)它(ta)的幫(bang)助下,觀測(ce)到(dao)宇宙膨脹的精(jing)確數據,從(cong)而推算出宇宙年(nian)(nian)齡為138億年(nian)(nian)(誤差(cha)不超過3%)。 

在這一(yi)過程中,“暗(an)能量”這個(ge)如(ru)今在科學(xue)界頻頻出現(xian)的神秘概念,逐漸為(wei)人們所知(zhi)曉。而且(qie)在“大爆炸(zha)”之后,另一(yi)個(ge)非(fei)常(chang)關鍵的“暴漲”階段對于我們宇宙(zhou)的結構同樣起著決定性的作用(yong)。 

截至2015年4月(yue),直(zhi)接(jie)或間接(jie)通過(guo)哈勃望遠鏡的(de)(de)成(cheng)果而發表的(de)(de)科學(xue)論(lun)文數目,達到12800篇(pian),包括幾項(xiang)問鼎諾貝爾獎的(de)(de)成(cheng)果。 

古老星系

2013年10月(yue),哈勃(bo)太空(kong)望遠(yuan)鏡(jing)發現(xian)了可能(neng)是宇宙中測量(liang)距(ju)離上最遙遠(yuan)的星系,來自德克薩斯大(da)學等(deng)研究人員通過MOSFIRE攝(she)譜儀精確測量(liang)了該星系的距(ju)離,其大(da)約存在于宇宙大(da)爆炸后的7億(yi)年左右。

宇宙年齡

哈(ha)勃空(kong)間(jian)(jian)望(wang)遠鏡對造父變星的觀(guan)測(ce)為(wei)哈(ha)勃常數的精確(que)(que)測(ce)量提(ti)供了(le)保證。哈(ha)勃的精細導星傳感器對造父變星進行了(le)直接的視差(cha)測(ce)量,大(da)大(da)削減了(le)用造父變星周(zhou)光(guang)關系推算距離的不確(que)(que)定(ding)(ding)性。在哈(ha)勃空(kong)間(jian)(jian)望(wang)遠鏡之前,觀(guan)測(ce)得(de)到的哈(ha)勃常數有(you)1-2倍的差(cha)異,但是在有(you)了(le)新的造父變星觀(guan)測(ce)之后宇宙(zhou)距離尺度的不確(que)(que)定(ding)(ding)性猛然(ran)下降到了(le)大(da)約只(zhi)有(you)10%,從(cong)而(er)對宇宙(zhou)的擴張(zhang)速率和年齡有(you)更(geng)正確(que)(que)的認知。

恒星形成

哈勃空間望遠(yuan)鏡還有助于研(yan)究諸如獵戶星云之(zhi)類(lei)的(de)(de)恒星形(xing)成(cheng)區(qu)。通過哈勃空間望遠(yuan)鏡對獵戶星云的(de)(de)早期觀測(ce)發(fa)現(xian),其中(zhong)聚(ju)集了許多被濃密氣(qi)體和塵埃(ai)盤(pan)包(bao)裹的(de)(de)年(nian)輕恒星。盡管已經(jing)從理論上和甚大(da)天線陣的(de)(de)觀測(ce)中(zhong)推測(ce)出來了這些盤(pan)的(de)(de)存在,但是(shi)直(zhi)到哈勃所拍攝的(de)(de)高分辨率照片才第(di)一次直(zhi)接(jie)揭示出了這些盤(pan)的(de)(de)結構和物理性質。

恒星死亡

哈(ha)勃(bo)的觀(guan)測還在超新(xin)星(xing)爆發和γ射線(xian)暴之間建(jian)立起了(le)聯系。通(tong)過哈(ha)勃(bo)對γ射線(xian)暴余輝(hui)的觀(guan)測,研究人員把(ba)這(zhe)(zhe)些(xie)暴發鎖定在了(le)河外(wai)星(xing)系中的大質量恒星(xing)形成區。由此哈(ha)勃(bo)望(wang)遠鏡也令(ling)人信服(fu)地證明(ming)了(le)這(zhe)(zhe)些(xie)劇烈的爆發和大質量恒星(xing)死亡的直接聯系。

黑洞

哈(ha)勃(bo)空間望(wang)遠鏡最(zui)早的核(he)心計劃之(zhi)一(yi)就是要建立起由(you)黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)驅動的類星(xing)(xing)體(ti)和星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)之(zhi)間的關系(xi)(xi)(xi)。之(zhi)后,通過(guo)它們(men)對(dui)周(zhou)圍恒星(xing)(xing)的引(yin)力作用,針對(dui)“哈(ha)勃(bo)”所獲得的近距星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)光譜的動力學模型證(zheng)實了黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)的存(cun)在(zai)(zai)。這些研究(jiu)也導致了對(dui)十幾個星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)中央黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)的可(ke)靠(kao)測量(liang)(liang)(liang),揭示出了黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)和星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)核(he)球質(zhi)量(liang)(liang)(liang)之(zhi)間極為(wei)(wei)緊密的聯(lian)系(xi)(xi)(xi)。2011年11月8日(ri),借助哈(ha)勃(bo)空間望(wang)遠鏡,天文學家們(men)首次拍攝到(dao)圍繞遙遠黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)存(cun)在(zai)(zai)的盤狀構造。這個盤狀結構由(you)氣體(ti)和塵埃構成,并且正(zheng)處(chu)于不斷(duan)下降進入黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)中被消耗的過(guo)程中。當這些物質(zhi)落入黑(hei)(hei)洞(dong)(dong)(dong)(dong)的一(yi)瞬間,它們(men)將(jiang)釋放巨大(da)的能量(liang)(liang)(liang),形(xing)成一(yi)種宇(yu)宙(zhou)射電信號源,稱為(wei)(wei)“類星(xing)(xing)體(ti)”。

暗物質

2012年3月,美國宇航局“哈勃(bo)”太(tai)空望(wang)遠鏡在距(ju)離地球24億光年的“阿貝爾520”星系(xi)團中(zhong)再次發現了(le)一(yi)個巨大的暗(an)物(wu)質塊(kuai)。這一(yi)異常(chang)發現令天文(wen)學家百思不得其解,并懷(huai)疑暗(an)物(wu)質塊(kuai)中(zhong)可能(neng)藏有一(yi)個神(shen)秘的“暗(an)物(wu)質核心”。

研究人員介紹說,在(zai)距離地(di)球24億光年的(de)遙遠星系(xi)(xi)團“阿貝爾520”中(zhong),星系(xi)(xi)發生(sheng)碰撞(zhuang)(zhuang)后,從星系(xi)(xi)中(zhong)分離出(chu)來的(de)暗(an)物(wu)(wu)質可能在(zai)星系(xi)(xi)周圍聚集(ji)形成一(yi)(yi)(yi)個“暗(an)物(wu)(wu)質核(he)心(xin)”。由于(yu)暗(an)物(wu)(wu)質被(bei)認為(wei)是將星系(xi)(xi)結合成一(yi)(yi)(yi)體的(de)神(shen)秘“膠(jiao)水”,因此這種(zhong)現(xian)(xian)象(xiang)本(ben)不應該存(cun)在(zai)。現(xian)(xian)象(xiang)的(de)問題(ti)是,如果(guo)暗(an)物(wu)(wu)質被(bei)認為(wei)是將星系(xi)(xi)結合成一(yi)(yi)(yi)體的(de)神(shen)秘“膠(jiao)水”,那么星系(xi)(xi)碰撞(zhuang)(zhuang)后它們仍然可以將星系(xi)(xi)“粘合”在(zai)一(yi)(yi)(yi)起。

這一異常(chang)現象(xiang)最(zui)(zui)早發現于2007年。由于這一現象(xiang)過(guo)于異常(chang),因此許多天文學家都將其作為一種(zhong)假象(xiang)而(er)不(bu)予(yu)理會。然而(er),“哈勃(bo)”太空望遠(yuan)鏡(jing)最(zui)(zui)新(xin)的觀(guan)測結(jie)果證實,“阿貝爾520”星系團中的暗物質和(he)星系是分開的。“哈勃(bo)”太空望遠(yuan)鏡(jing)觀(guan)測圖(tu)像藍綠色(se)區域顯示(shi),一個巨大(da)的暗物質塊(kuai)位于熾熱的氣體附(fu)近,但該區域幾乎看不(bu)到星系。

異常現(xian)象(xiang)的再一(yi)次發現(xian),讓天(tian)文(wen)學(xue)家們不得不對其(qi)重(zhong)視起(qi)來并重(zhong)新(xin)思考它的原理(li)。暗物(wu)質最早(zao)發現(xian)于大約80年前(qian),被認為(wei)是將星(xing)系結合成一(yi)體的“引(yin)力膠水”。事實(shi)上,天(tian)文(wen)學(xue)家對暗物(wu)質仍然(ran)知(zhi)之(zhi)甚少。“哈(ha)勃”太(tai)空(kong)望遠鏡研究項目首席(xi)科學(xue)家、加利福尼亞(ya)大學(xue)天(tian)文(wen)學(xue)家詹姆斯(si)-吉表示,“這一(yi)結果令人困惑。暗物(wu)質的行為(wei)無法預測,很難說清它的原理(li)。”

對(dui)于這一異常發(fa)現,研究(jiu)團隊提出了數種解釋,但(dan)最終(zhong)每一種解釋都會讓天文學(xue)(xue)家更為困(kun)惑。研究(jiu)團隊成員、美國加州(zhou)舊金山州(zhou)立大學(xue)(xue)科學(xue)(xue)家安迪謝(xie)-馬哈達維曾經是2007年對(dui)“阿貝爾520”星系團首次觀測項目的負責人,他(ta)表示,“這會讓你(ni)越來越困(kun)惑,越陷(xian)越深。”

對于(yu)這種矛盾現象,一(yi)個(ge)可能的解釋就是,“阿(a)貝爾520”星系(xi)(xi)團是三個(ge)星系(xi)(xi)團之間復(fu)雜的交互(hu)體,而不(bu)僅僅是兩(liang)個(ge)碰撞系(xi)(xi)統。另一(yi)種可能就是,“暗物質核心(xin)”中(zhong)包含(han)有許多(duo)星系(xi)(xi),但(dan)是由于(yu)它(ta)們(men)過于(yu)暗淡而無法(fa)觀(guan)測到(dao),甚(shen)至“哈勃(bo)”太空望遠鏡都無法(fa)看到(dao)。

有水行星

2013年(nian)12月3日,美國航天局宣布,天文學家利用哈(ha)勃太(tai)空望遠(yuan)鏡在(zai)太(tai)陽系外發現(xian)5顆行星,它們的(de)大(da)(da)氣(qi)層中都有水存在(zai)的(de)跡(ji)象。此前也曾觀測到少(shao)數大(da)(da)氣(qi)層中有水存在(zai)跡(ji)象的(de)系外行星,但(dan)這是首(shou)次(ci)能確(que)定性地測量多(duo)個系外行星的(de)大(da)(da)氣(qi)光譜信(xin)號特(te)征與(yu)強度(du),并(bing)進行比較(jiao)。

這(zhe)5顆行星分別叫做WASP-17b、HD209458b、WASP-12b、WASP-19b與XO-1b,它們(men)的體積比地球(qiu)大(da)得多,屬于“熱(re)木(mu)星”型行星,即大(da)小(xiao)與木(mu)星相當,但(dan)溫度極(ji)高、運(yun)行軌道距其繞行恒星非常近(jin)的氣態(tai)巨(ju)行星。

研(yan)究人員(yuan)利用哈(ha)勃(bo)的(de)廣(guang)角照相機,觀測(ce)這些行星大氣(qi)(qi)層吸(xi)收光線的(de)細節特征,結果發(fa)現,盡管5顆(ke)行星都有(you)(you)水存在(zai)的(de)跡象,但信號均弱于預期,他(ta)們懷疑這是因為這些行星的(de)大氣(qi)(qi)中有(you)(you)一層霾或灰塵的(de)存在(zai),導致信號減弱。

宇宙學

由(you)于宇宙(zhou)(zhou)學的(de)(de)研究對象主要來(lai)自天文觀測(ce),而這也是(shi)唯一能在宇宙(zhou)(zhou)演化和結(jie)構的(de)(de)基(ji)礎(chu)上測(ce)量(liang)宇宙(zhou)(zhou)距(ju)離(li)和年(nian)齡的(de)(de)辦法。哈勃空(kong)間(jian)望(wang)遠鏡(jing)能夠通過對造父變星(xing)距(ju)離(li)的(de)(de)測(ce)量(liang)來(lai)測(ce)定哈勃常(chang)數,而這與宇宙(zhou)(zhou)在今天的(de)(de)膨(peng)脹速度(du)有關(guan)。此外(wai),通過對超新星(xing)的(de)(de)測(ce)定,可以(yi)幫助研究人員來(lai)限(xian)(xian)制超新星(xing)的(de)(de)亮度(du),從而進一步(bu)限(xian)(xian)制宇宙(zhou)(zhou)早(zao)期膨(peng)脹的(de)(de)屬性,從而為暗能量(liang)模型(xing)提供一個強有力的(de)(de)限(xian)(xian)制。

哈勃深場

早在(zai)(zai)1996年(nian),著名的(de)哈(ha)勃空間望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)(yuan)鏡(jing)就(jiu)(jiu)拍攝(she)到標(biao)志(zhi)性的(de)哈(ha)勃深(shen)(shen)場(chang)(chang)(chang)圖(tu)(tu)像(xiang),巨大數量的(de)星系(xi)就(jiu)(jiu)隱藏(zang)在(zai)(zai)這(zhe)片小天(tian)區中(zhong),美國宇航局(ju)計劃進(jin)行(xing)一次全(quan)新的(de)深(shen)(shen)場(chang)(chang)(chang)成(cheng)像(xiang)計劃。哈(ha)勃望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)(yuan)鏡(jing)在(zai)(zai)捕捉深(shen)(shen)場(chang)(chang)(chang)圖(tu)(tu)像(xiang)時將收集(ji)極遙遠(yuan)(yuan)(yuan)天(tian)體(ti)的(de)微弱光線(xian),慢(man)慢(man)“堆積”才能揭示宇宙(zhou)(zhou)大爆(bao)炸數億年(nian)后(hou)的(de)情景,否則由于光線(xian)太弱而看不到當時宇宙(zhou)(zhou)中(zhong)存(cun)在(zai)(zai)的(de)天(tian)體(ti)。在(zai)(zai)哈(ha)勃望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)(yuan)鏡(jing)于2004年(nian)拍攝(she)的(de)“超(chao)深(shen)(shen)場(chang)(chang)(chang)”圖(tu)(tu)像(xiang)中(zhong),收集(ji)光線(xian)的(de)時間更久(jiu),2012年(nian)拍攝(she)的(de)“極深(shen)(shen)場(chang)(chang)(chang)”圖(tu)(tu)像(xiang)則花了更長的(de)時間才完成(cheng)成(cheng)像(xiang)。

根據(ju)巴爾的(de)(de)(de)(de)摩空(kong)間(jian)望(wang)遠(yuan)鏡研究所科(ke)(ke)學家丹安(an)·科(ke)(ke)介紹:“與超深(shen)場圖像類似,本(ben)次哈勃(bo)拍攝的(de)(de)(de)(de)六個超深(shen)場圖像計(ji)劃幾(ji)乎可(ke)獲得相同品(pin)質,在哈勃(bo)前沿領(ling)域的(de)(de)(de)(de)任(ren)務中(zhong),收集(ji)光線花了45個小時,描繪(hui)出宇宙大(da)(da)爆炸后大(da)(da)約五(wu)億年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)情景。”這些(xie)圖像深(shen)刻揭(jie)示了宇宙最(zui)深(shen)處的(de)(de)(de)(de)景象,捕捉到年(nian)(nian)(nian)代非常久(jiu)遠(yuan)的(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)系(xi)和從(cong)未(wei)(wei)見過(guo)的(de)(de)(de)(de)遙遠(yuan)星(xing)(xing)系(xi)。負責本(ben)項研究的(de)(de)(de)(de)科(ke)(ke)學家認為有些(xie)星(xing)(xing)系(xi)是之前尚未(wei)(wei)被發(fa)現的(de)(de)(de)(de),比如最(zui)遠(yuan)的(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)系(xi)MACS0647-JD,就距離地球大(da)(da)約133億光年(nian)(nian)(nian)處,原始深(shen)空(kong)場也顯示了在僅(jin)僅(jin)2.5弧分跨度上(shang)就存在大(da)(da)約3000個并未(wei)(wei)被觀測到宇宙星(xing)(xing)系(xi)。 

作為天(tian)體觀測(ce)的(de)(de)(de)主力,美國宇航局(ju)希望(wang)哈勃(bo)望(wang)遠鏡能維(wei)持到(dao)2018年,其(qi)繼(ji)任者詹姆斯·韋伯空間望(wang)遠鏡將在不久后發(fa)射。研(yan)究(jiu)人員認為哈勃(bo)拍(pai)攝的(de)(de)(de)新深場圖像(xiang)需要一定的(de)(de)(de)運(yun)氣,那片黑暗的(de)(de)(de)天(tian)區包含了豐富的(de)(de)(de)寶(bao)藏(zang),這項(xiang)新的(de)(de)(de)觀測(ce)活(huo)動將在2012年晚些時候開(kai)始(shi)。

大胖子星系團

2014年4月,美國航空航天局(NASA)哈勃太空望(wang)遠(yuan)鏡(jing)(jing)觀(guan)測結果顯示,“El Gordo”星系(xi)團(tuan)(昵稱為(wei)“大(da)胖(pang)子(zi)”)所容納的(de)(de)(de)質量(liang)可能與三千萬(wan)億(3乘以10的(de)(de)(de)15次方)顆太陽相(xiang)當。這(zhe)比原先科(ke)學家所估計的(de)(de)(de)值(zhi)大(da)了43%,質量(liang)可能與3千萬(wan)億顆太陽相(xiang)當,約為(wei)銀河系(xi)質量(liang)的(de)(de)(de)3000倍。 “大(da)胖(pang)子(zi)”星系(xi)團(tuan)的(de)(de)(de)編號為(wei)ACT-CL J0102-4915,距離地球超過70億光年。因(yin)此,天文學家觀(guan)測到的(de)(de)(de)信號,實際(ji)上(shang)已經(jing)有將近一半的(de)(de)(de)宇宙(zhou)年齡(ling)(約138億年)。在2012年的(de)(de)(de)報道中,“大(da)胖(pang)子(zi)”星系(xi)團(tuan)的(de)(de)(de)質量(liang)大(da)致相(xiang)當于2千萬(wan)億顆太陽。研究者(zhe)利(li)用NASA的(de)(de)(de)錢德拉X射線天文臺(tai)和歐洲南(nan)方天文臺(tai)位于智利(li)的(de)(de)(de)甚大(da)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)(jing)陣列,對星系(xi)團(tuan)內(nei)部的(de)(de)(de)氣體(ti)溫度以及星系(xi)的(de)(de)(de)運(yun)動進行(xing)了研究,估算出了這(zhe)一數據。不(bu)過,該(gai)結果存在著(zhu)一些偏(pian)差,原因(yin)主要(yao)是(shi)該(gai)星系(xi)團(tuan)可能是(shi)兩個(ge)星系(xi)團(tuan)之間碰撞的(de)(de)(de)結果。 

蝴蝶狀星云

2015年9月,哈勃(bo)太空望遠鏡拍到了蝴(hu)蝶狀星云“Twin Jet Nebula”,這一(yi)星云有兩片閃閃發光的(de)“彩虹翅(chi)(chi)膀(bang)”,仿(fang)佛(fo)一(yi)只(zhi)美麗的(de)蝴(hu)蝶在展翅(chi)(chi)飛(fei)翔。

軍事用途

空間偵查

實(shi)際上,對于哈(ha)勃(bo)(bo)(bo)用(yong)于地(di)面(mian)偵查的(de)(de)各種傳言都是(shi)(shi)很可笑的(de)(de),因為(wei)(wei)美(mei)國(guo)軍方(fang)真(zhen)正使用(yong)的(de)(de)空間(jian)地(di)面(mian)偵查技(ji)術領先哈(ha)勃(bo)(bo)(bo)的(de)(de)技(ji)術兩代以上。如KH-11“鎖眼(yan)”偵查衛星(xing),與哈(ha)勃(bo)(bo)(bo)同為(wei)(wei)洛(luo)克希德馬(ma)丁制造的(de)(de),制造時間(jian)也一樣,其(qi)地(di)面(mian)分辨(bian)率為(wei)(wei)15cm,遠高于哈(ha)勃(bo)(bo)(bo)的(de)(de)26cm。其(qi)外形與哈(ha)勃(bo)(bo)(bo)相似,不了解這個領域的(de)(de)人有可能會把它誤認為(wei)(wei)是(shi)(shi)哈(ha)勃(bo)(bo)(bo)。 哈(ha)勃(bo)(bo)(bo)之所以曾經對地(di)面(mian)運(yun)作,是(shi)(shi)因為(wei)(wei)需要(yao)校準(zhun)設備。

和平用途

根據一(yi)架曝光(guang)的(de)俄羅(luo)(luo)斯A-60機(ji)(ji)載激光(guang)武器(qi)(Beriev A-60,蘇(su)聯時期的(de)遺存(cun))試驗機(ji)(ji)照(zhao)片,機(ji)(ji)身徽標圖案明確顯示出(chu)以激光(guang)攻擊(ji)哈(ha)勃(bo)空(kong)間望(wang)遠鏡(jing)(jing)的(de)情景。這間接表明了哈(ha)勃(bo)空(kong)間望(wang)遠鏡(jing)(jing)在(zai)軍事上對俄羅(luo)(luo)斯的(de)威(wei)脅程(cheng)度。進而引發對哈(ha)勃(bo)空(kong)間望(wang)遠鏡(jing)(jing)是否單(dan)純用于(yu)和(he)平用途的(de)爭(zheng)論,以及反(fan)對太空(kong)軍事化的(de)抗(kang)議。更有(you)陰謀論者進一(yi)步(bu)指(zhi)出(chu):哈(ha)勃(bo)空(kong)間望(wang)遠鏡(jing)(jing)初(chu)期的(de)“近視”缺(que)陷乃(nai)有(you)意為之,直至蘇(su)聯解體后兩年才(cai)加以修正。

后繼探索器

韋伯空間望遠鏡

詹姆斯·韋伯空間望(wang)遠(yuan)鏡(jing)(JWST)是紅(hong)外(wai)空間觀(guan)測站,研(yan)究人員計劃(hua)用(yong)它(ta)取(qu)代哈勃(bo)望(wang)遠(yuan)鏡(jing),用(yong)以(yi)探(tan)索遠(yuan)超過目前(qian)儀(yi)器可觀(guan)測到的(de)宇宙中最遠(yuan)的(de)對象。它(ta)由NASA帶(dai)頭,與(yu)歐洲航天(tian)(tian)局(ju)(ju)和加拿大航天(tian)(tian)局(ju)(ju)合作。曾用(yong)名為(wei)NGST。在2002年更名,用(yong)以(yi)紀念NASA的(de)首任局(ju)(ju)長James Webb,其設計口徑為(wei)6米,是哈勃(bo)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)的(de)2.5倍(bei)。JWST能觀(guan)測到的(de)天(tian)(tian)體要(yao)比(bi)當(dang)前(qian)最大地面望(wang)遠(yuan)鏡(jing)或空間紅(hong)外(wai)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)要(yao)暗400倍(bei)。原計劃(hua)2012年升空,但因為(wei)經(jing)濟危機推遲(chi),計劃(hua)推遲(chi)至2018年發射。

NASA計劃中將于2018年(nian)升(sheng)空的詹姆斯(si)·韋伯望遠鏡(jing)是被寄予厚(hou)望的哈勃(bo)望遠鏡(jing)繼任(ren)者。在韋伯領導下的美國(guo)宇航(hang)局,成功實(shi)施了(le)“水星”和(he)“雙子星”載人航(hang)天(tian)計劃,為人類成功登月奠定了(le)堅實(shi)的基礎(chu)。 

韋伯望遠鏡(jing)在設計時強(qiang)化了(le)其紅外波段的(de)觀測能力,這將讓它(ta)能夠(gou)更好地(di)看清(qing)宇宙中更遙遠、更暗淡的(de)天體(ti)。相對于哈勃望遠鏡(jing),韋伯望遠鏡(jing)將能夠(gou)進(jin)一(yi)步(bu)逼近大爆炸后(hou)的(de)年輕宇宙的(de)圖景,科學(xue)家估計它(ta)可以看到距離(li)200億光(guang)年遠的(de)原始星系。 

2019年,哈勃望遠(yuan)鏡和韋伯望遠(yuan)鏡將同時在軌道運行,幫助(zhu)人(ren)類揭示(shi)宇(yu)宙的(de)秘密。

“到那時,人類將擁有(you)前所未有(you)的觀測能力,面(mian)對未知的宇宙(zhou),我們可以更好(hao)的觀察它(ta),理(li)解(jie)它(ta)。”格倫斯菲爾德介紹說,“我相信,到時候一定會有(you)"爆炸性"的新(xin)發現!” 

赫歇爾空間天文臺

2009年(nian)5月14日發送的(de)歐洲航天(tian)局(ju)赫(he)(he)歇(xie)爾空間天(tian)文臺,有一面鏡子(zi)赫(he)(he)歇(xie)爾大大超過哈勃(bo),但只有在(zai)遠紅外線(xian)觀察。

大口徑太空望遠鏡

先(xian)進的(de)(de)技術大口徑太空(kong)望(wang)遠鏡 也已提上日程。如果該項目批準的(de)(de)話,它將有8至16米(320至640英寸)的(de)(de)光(guang)學(xue)空(kong)間望(wang)遠鏡。它是(shi)真正的(de)(de)哈(ha)勃望(wang)遠鏡繼承(cheng)人: 有能力觀(guan)察和(he)拍攝的(de)(de)光(guang)學(xue),天(tian)體紫外(wai)(wai)線(xian)和(he)紅外(wai)(wai)線(xian)的(de)(de)波(bo)長,但更高的(de)(de)分(fen)辨率大大高于哈(ha)勃。

拍攝內容

哈勃太空望遠鏡(jing)廣域行星(xing)相(xiang)機(ji)2號拍攝到NGC 6052星(xing)系(xi),該星(xing)系(xi)距離地球2.3億光年,位(wei)于武仙星(xing)座中。

人們最初可能認為這是一個(ge)反常(chang)的(de)(de)星(xing)系(xi)(xi),但(dan)事實上它是處于形成階段的(de)(de)“新星(xing)系(xi)(xi)”,兩個(ge)單(dan)獨星(xing)系(xi)(xi)通(tong)過引(yin)力吸(xi)引(yin),逐漸聚集在一起,最終發生(sheng)碰撞(zhuang),目前(qian)我(wo)們看(kan)到(dao)的(de)(de)是兩個(ge)星(xing)系(xi)(xi)碰撞(zhuang)合(he)并的(de)(de)一個(ge)星(xing)系(xi)(xi)結構。

伴(ban)隨著星系逐漸合(he)并,一(yi)些恒星將(jiang)脫離(li)原(yuan)始(shi)軌道(dao)進(jin)入(ru)新的(de)軌道(dao)位置,目前(qian)這(zhe)(zhe)個新星系處于較高的(de)混沌(dun)狀態(tai),最終新星系將(jiang)形成一(yi)個穩(wen)定(ding)外形,它(ta)與這(zhe)(zhe)兩(liang)個原(yuan)始(shi)星系都不(bu)相同。

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