哈勃空間望遠(yuan)鏡(英語(yu):Hubble Space Telescope,縮寫:HST)是以美國天文學家愛德溫·哈勃為名,于1990年4月24日成功發射(she),位于地球的大(da)氣層(ceng)之上的光(guang)學望遠(yuan)鏡。
2019年5月,哈勃(bo)太空(kong)望遠鏡科(ke)學家公布了最(zui)新(xin)的(de)宇宙照(zhao)片(pian)——“哈勃(bo)遺產(chan)場”(HLF),這是迄今最(zui)完(wan)整最(zui)全面(mian)的(de)宇宙圖(tu)譜,由哈勃(bo)在16年間拍攝的(de)7500張星(xing)空(kong)照(zhao)片(pian)拼接而成,包含約265000個星(xing)系,其中有些已(yi)至少133億(yi)歲“高齡”,對其進(jin)行(xing)研究有助于(yu)科(ke)學家深(shen)入了解(jie)更早(zao)的(de)宇宙歷(li)史。
2021年(nian)6月19日,據法新社報道,美國宇航(hang)局(ju)NASA表示,已經觀測(ce)宇宙30多年(nian)的哈勃太空望(wang)遠鏡過去幾(ji)天處于停(ting)機(ji)(ji)狀態(tai),原因是一(yi)個有效(xiao)載(zai)荷計算機(ji)(ji)從13日起停(ting)止了工作(zuo)。
哈(ha)(ha)勃(bo)空(kong)間(jian)望(wang)遠鏡(jing)(英語(yu):Hubble Space Telescope,HST),是(shi)以天文(wen)(wen)(wen)學家愛德溫·哈(ha)(ha)勃(bo)為名,在地(di)(di)球(qiu)軌道的(de)(de)(de)(de)望(wang)遠鏡(jing)。哈(ha)(ha)勃(bo)望(wang)遠鏡(jing)接收(shou)地(di)(di)面控制中(zhong)心(美國馬里蘭(lan)州的(de)(de)(de)(de)霍普金斯大(da)(da)學內)的(de)(de)(de)(de)指令(ling)并將各種觀測數(shu)據通(tong)過無線(xian)電傳輸(shu)回地(di)(di)球(qiu)。由(you)于它位(wei)于地(di)(di)球(qiu)大(da)(da)氣(qi)層之上(shang)(shang),因此獲得了地(di)(di)基望(wang)遠鏡(jing)所沒有(you)的(de)(de)(de)(de)好處:影(ying)像不受大(da)(da)氣(qi)湍(tuan)流的(de)(de)(de)(de)擾動、視相度(du)絕(jue)佳(jia),且無大(da)(da)氣(qi)散射造成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)背景光,還能觀測會被臭氧(yang)層吸收(shou)的(de)(de)(de)(de)紫外線(xian)。于1990年發射之后(hou),已經成(cheng)(cheng)(cheng)為天文(wen)(wen)(wen)史上(shang)(shang)最(zui)重要的(de)(de)(de)(de)儀器。它成(cheng)(cheng)(cheng)功彌補(bu)了地(di)(di)面觀測的(de)(de)(de)(de)不足(zu),幫助天文(wen)(wen)(wen)學家解決了許多(duo)天文(wen)(wen)(wen)學上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)基本問題(ti),使得人類對天文(wen)(wen)(wen)物理(li)有(you)更多(duo)的(de)(de)(de)(de)認(ren)識(shi)。此外,哈(ha)(ha)勃(bo)的(de)(de)(de)(de)超深(shen)空(kong)視場則是(shi)天文(wen)(wen)(wen)學家目(mu)前能獲得的(de)(de)(de)(de)最(zui)深(shen)入(ru)、也是(shi)最(zui)敏銳的(de)(de)(de)(de)太空(kong)光學影(ying)像。
哈(ha)勃空間望(wang)遠鏡(jing)和康普頓γ射線天(tian)(tian)文臺(tai)(tai)、錢德拉(la)X光(guang)天(tian)(tian)文臺(tai)(tai)、斯皮策空間望(wang)遠鏡(jing)都是美國國家(jia)航(hang)空航(hang)天(tian)(tian)局(ju)大型(xing)軌道天(tian)(tian)文臺(tai)(tai)計劃的一部(bu)分。哈(ha)勃空間望(wang)遠鏡(jing)由NASA和ESA合(he)作共同管理。
哈勃空間(jian)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)歷史可以追溯至1946年天(tian)文學家萊曼·斯(si)皮(pi)策(Lyman Spitzer, Jr.)所提出(chu)的(de)(de)(de)(de)論(lun)文:《在地(di)球(qiu)之(zhi)外的(de)(de)(de)(de)天(tian)文觀(guan)測(ce)優勢》。在文中,他指出(chu)在太空中的(de)(de)(de)(de)天(tian)文臺有兩項優于地(di)面(mian)天(tian)文臺的(de)(de)(de)(de)性能。首(shou)先,角分辨率(物體能被清楚分辨的(de)(de)(de)(de)最(zui)小分離角度(du))的(de)(de)(de)(de)極限將只(zhi)受限于衍射,而(er)不是由造成星(xing)光(guang)閃爍、動蕩不安的(de)(de)(de)(de)大(da)氣所造成的(de)(de)(de)(de)視(shi)象度(du)。在當時,以地(di)面(mian)為基(ji)地(di)的(de)(de)(de)(de)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)(jing)解析力只(zhi)有0.5-1.0弧秒(miao),相較(jiao)下,只(zhi)要(yao)口徑2.5米(mi)的(de)(de)(de)(de)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)(jing)就能達到理論(lun)上衍射的(de)(de)(de)(de)極限值0.1弧秒(miao)。其次,在太空中的(de)(de)(de)(de)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)(jing)可以觀(guan)測(ce)被大(da)氣層吸收殆盡(jin)的(de)(de)(de)(de)紅外線和紫外線。
斯皮策(ce)以空間望遠(yuan)鏡為(wei)事業(ye),致力于空間望遠(yuan)鏡的(de)(de)推展。在1962年,美國國家科學(xue)院在一份報告中推薦空間望遠(yuan)鏡做為(wei)發(fa)展太(tai)空計劃的(de)(de)一部分,在1965年,斯皮策(ce)被任(ren)命(ming)為(wei)一個科學(xue)委員(yuan)會的(de)(de)主任(ren)委員(yuan),該委員(yuan)會的(de)(de)目(mu)的(de)(de)就是建造一架(jia)空間望遠(yuan)鏡。
在第二(er)次世界大戰時,科學家(jia)利用發展(zhan)火箭技(ji)術的(de)(de)(de)(de)同時,曾經小規(gui)模的(de)(de)(de)(de)嘗(chang)試過以太(tai)(tai)空(kong)為(wei)基地的(de)(de)(de)(de)天文(wen)學。在1946年(nian),首度觀察(cha)到了(le)(le)(le)(le)太(tai)(tai)陽的(de)(de)(de)(de)紫外線光譜。英國在1962年(nian)發射了(le)(le)(le)(le)太(tai)(tai)陽望(wang)遠鏡放置在軌(gui)道上,做為(wei)亞利安太(tai)(tai)空(kong)計劃的(de)(de)(de)(de)一部分。1966年(nian)NASA進行了(le)(le)(le)(le)第一個(ge)軌(gui)道天文(wen)臺(OAO)任(ren)務,但(dan)第一個(ge)OAO的(de)(de)(de)(de)電池在三天后就失效,中止了(le)(le)(le)(le)這項任(ren)務了(le)(le)(le)(le)。第二(er)個(ge)OAO在1968至(zhi)1972年(nian)對恒(heng)星和星系進行了(le)(le)(le)(le)紫外線的(de)(de)(de)(de)觀測,比原先(xian)的(de)(de)(de)(de)計劃多工作了(le)(le)(le)(le)一年(nian)的(de)(de)(de)(de)時間。
軌道(dao)天(tian)(tian)文臺任務展(zhan)示(shi)了(le)以太(tai)空(kong)為基(ji)地的(de)(de)天(tian)(tian)文臺在(zai)(zai)天(tian)(tian)文學上扮(ban)演的(de)(de)重要(yao)角色(se),因此在(zai)(zai)1968年NASA確定了(le)在(zai)(zai)太(tai)空(kong)中建造直徑3米反射望(wang)遠(yuan)鏡(jing)的(de)(de)計(ji)(ji)劃,當(dang)時暫時的(de)(de)名(ming)稱是大(da)型(xing)軌道(dao)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)或(huo)大(da)型(xing)空(kong)間望(wang)遠(yuan)鏡(jing)(LST),預計(ji)(ji)在(zai)(zai)1979年發射。這個計(ji)(ji)劃強調須要(yao)有人(ren)進入太(tai)空(kong)進行(xing)維護,才(cai)能確保這個所費不貲的(de)(de)計(ji)(ji)劃能夠(gou)延續夠(gou)長的(de)(de)工作(zuo)時間;并(bing)且同步發展(zhan)可以重復使用的(de)(de)航天(tian)(tian)飛機技術(shu),才(cai)能使前項計(ji)(ji)劃成(cheng)為可行(xing)的(de)(de)計(ji)(ji)劃。
軌道(dao)天文(wen)(wen)臺(tai)計劃的(de)(de)成功,鼓(gu)舞了(le)越來(lai)越強的(de)(de)公眾(zhong)輿論支持大型空(kong)間望遠(yuan)鏡(jing)應該是(shi)(shi)天文(wen)(wen)學領域內(nei)重要的(de)(de)目標。在1970年NASA設立了(le)兩(liang)個(ge)委員會(hui),一(yi)個(ge)規(gui)劃空(kong)間望遠(yuan)鏡(jing)的(de)(de)工程,另(ling)一(yi)個(ge)研究空(kong)間望遠(yuan)鏡(jing)任(ren)務的(de)(de)科學目標。在這之后(hou),NASA下一(yi)個(ge)需(xu)要排除的(de)(de)障礙就是(shi)(shi)資金(jin)的(de)(de)問題,因為這比任(ren)何(he)一(yi)個(ge)地面上的(de)(de)天文(wen)(wen)臺(tai)所耗(hao)費的(de)(de)資金(jin)都要龐大許多倍。美(mei)國(guo)的(de)(de)國(guo)會(hui)對空(kong)間望遠(yuan)鏡(jing)的(de)(de)預(yu)算需(xu)求提出了(le)許多的(de)(de)質疑(yi),為了(le)與裁軍所需(xu)要的(de)(de)預(yu)算對抗,當時就詳(xiang)細的(de)(de)列出了(le)望遠(yuan)鏡(jing)的(de)(de)硬件(jian)需(xu)求以及后(hou)續(xu)發展(zhan)所需(xu)要的(de)(de)儀器。在1974年,在裁減(jian)政(zheng)府開支的(de)(de)鼓(gu)動下,杰(jie)拉爾(er)德·福特剔除了(le)所有(you)進行空(kong)間望遠(yuan)鏡(jing)的(de)(de)預(yu)算。
為(wei)回應此,天文(wen)學(xue)家協調了全國性的(de)游(you)說努(nu)力(li)。許(xu)多(duo)天文(wen)學(xue)家親自前往拜會眾(zhong)議員和(he)(he)參(can)(can)議員,并且進行了大規模的(de)信(xin)件和(he)(he)文(wen)字宣傳。國家科(ke)學(xue)院(yuan)出(chu)版的(de)報告(gao)也(ye)強調空間(jian)望遠鏡的(de)重要性,最后參(can)(can)議院(yuan)決議恢復原(yuan)先被(bei)國會刪(shan)除的(de)一半預(yu)算。
資金的(de)(de)(de)縮減(jian)(jian)導致目標(biao)項目的(de)(de)(de)減(jian)(jian)少(shao),鏡(jing)片(pian)的(de)(de)(de)口徑也由3米(mi)縮為(wei)(wei)2.4米(mi),以(yi)降低成本(ben)和更(geng)有效與緊(jin)密的(de)(de)(de)配置望(wang)遠(yuan)鏡(jing)的(de)(de)(de)硬(ying)件(jian)。原先計(ji)劃(hua)做為(wei)(wei)先期測試,放置在衛星(xing)上的(de)(de)(de)1.5米(mi)空(kong)(kong)間(jian)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)也被(bei)取消(xiao)了(le),對預算表示(shi)關切的(de)(de)(de)歐洲空(kong)(kong)間(jian)局(ju)也成為(wei)(wei)共同合(he)作(zuo)的(de)(de)(de)伙伴。歐洲空(kong)(kong)間(jian)局(ju)同意提供(gong)經費和一(yi)些望(wang)遠(yuan)鏡(jing)上需要的(de)(de)(de)儀器(qi),像是做為(wei)(wei)動(dong)力來(lai)源(yuan)的(de)(de)(de)太陽能電池,回饋的(de)(de)(de)是歐洲的(de)(de)(de)天文學家可以(yi)使用不少(shao)于(yu)15%的(de)(de)(de)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)觀測時間(jian)。在1978年,美國國會撥付了(le)36,000,000元美金,讓(rang)大型空(kong)(kong)間(jian)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)開(kai)始設計(ji),并計(ji)劃(hua)在1983年發(fa)射升空(kong)(kong)。
在(zai)1980年初(chu),望(wang)遠鏡(jing)被命為哈勃,以紀念(nian)在(zai)20世紀初(chu)期(qi)發(fa)現宇宙膨脹的天文(wen)學(xue)家(jia)艾德溫·哈勃。
1979年5月,在(zai)康(kang)涅(nie)狄格州丹柏立的珀金埃爾默公司拋光中的哈勃主鏡。出現在(zai)圖中的是服務于該公司的工(gong)程師(shi)馬丁椰林博士。
空(kong)間(jian)望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)的(de)(de)計(ji)(ji)劃(hua)一經批(pi)準,計(ji)(ji)劃(hua)就被分割成(cheng)許多子計(ji)(ji)劃(hua)分送各機關執(zhi)行(xing)。馬歇(xie)爾(er)(er)太(tai)空(kong)飛行(xing)中(zhong)心(xin)(MSFC)負(fu)責(ze)設(she)計(ji)(ji)、發展和(he)建造望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing),金(jin)石太(tai)空(kong)飛行(xing)中(zhong)心(xin)(GSFC)負(fu)責(ze)科學儀器的(de)(de)整體(ti)控制(zhi)(zhi)和(he)地(di)面的(de)(de)任務(wu)控制(zhi)(zhi)中(zhong)心(xin)。馬歇(xie)爾(er)(er)太(tai)空(kong)飛行(xing)中(zhong)心(xin)委托珀金(jin)埃爾(er)(er)默(mo)(Perkin-Elmer)設(she)計(ji)(ji)和(he)制(zhi)(zhi)造空(kong)間(jian)望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)的(de)(de)光學組件,還有精密定位(wei)感測(ce)器(FGS),洛克希(xi)德被委托建造安裝(zhuang)望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)的(de)(de)太(tai)空(kong)船。
望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing)的(de)(de)鏡(jing)(jing)子(zi)(zi)和光學(xue)系統是(shi)最關鍵的(de)(de)部分(fen),因此在設(she)計上有很嚴格的(de)(de)規范。一(yi)般的(de)(de)望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing),鏡(jing)(jing)子(zi)(zi)在拋光之后(hou)的(de)(de)準確性大約是(shi)可(ke)見光波長(chang)(chang)的(de)(de)十(shi)分(fen)之一(yi),但是(shi)因為空(kong)間望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing)觀測的(de)(de)范圍是(shi)從紫外線到近(jin)紅外線,所以需要(yao)比以前(qian)的(de)(de)望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing)更高十(shi)倍的(de)(de)解析力,它的(de)(de)鏡(jing)(jing)子(zi)(zi)在拋光后(hou)的(de)(de)準確性達(da)到可(ke)見光波長(chang)(chang)的(de)(de)廿分(fen)之一(yi),也就是(shi)大約30納(na)米。
珀(po)金埃(ai)爾默刻意使用極(ji)端復雜的(de)電腦控(kong)制(zhi)拋(pao)光機(ji)研磨(mo)鏡(jing)子(zi),但卻在最尖端的(de)技術上出了(le)問題;柯達被委托使用傳統的(de)拋(pao)光技術制(zhi)做(zuo)一個(ge)備用的(de)鏡(jing)子(zi)(柯達的(de)這面(mian)鏡(jing)子(zi)現在永久保存在史密松寧學會)。1979年,珀(po)金埃(ai)爾默開始磨(mo)制(zhi)鏡(jing)片,使用的(de)是(shi)超低(di)(di)膨脹玻璃(li),為(wei)了(le)將(jiang)鏡(jing)子(zi)的(de)重量降至(zhi)最低(di)(di),采用蜂窩(wo)格子(zi),只有表面(mian)和底面(mian)各一吋是(shi)厚實的(de)玻璃(li)。
鏡(jing)子的(de)拋(pao)光從1979年(nian)開(kai)始(shi)持續到1981年(nian)5月,拋(pao)光的(de)進(jin)度已(yi)經落(luo)后(hou)并且(qie)超(chao)過了預(yu)算,這時NASA的(de)報告才(cai)開(kai)始(shi)對珀金埃爾(er)默的(de)管理結構質(zhi)疑。為了節約(yue)經費,NASA停止支援(yuan)鏡(jing)片的(de)制(zhi)作,并且(qie)將發(fa)射(she)(she)日期延后(hou)至1984年(nian)10月。鏡(jing)片在1981年(nian)底全(quan)部(bu)完成,并且(qie)鍍上了75nm厚的(de)鋁增強反射(she)(she),和25nm厚的(de)鎂氟保護層。
因為(wei)在(zai)光學望(wang)遠鏡組合上(shang)的(de)(de)(de)(de)預算持(chi)續膨脹,進度也(ye)落后的(de)(de)(de)(de)情況下(xia),對(dui)珀金(jin)埃(ai)(ai)爾(er)默能否勝(sheng)任后續工作(zuo)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)疑繼(ji)續存在(zai)。為(wei)了回應被描述成"未定(ding)案和善變的(de)(de)(de)(de)日(ri)報表",NASA將發(fa)射的(de)(de)(de)(de)日(ri)期再延(yan)至(zhi)1985年(nian)的(de)(de)(de)(de)4月。但是(shi),珀金(jin)埃(ai)(ai)爾(er)默的(de)(de)(de)(de)進度持(chi)續的(de)(de)(de)(de)每季(ji)增(zeng)加一個(ge)月的(de)(de)(de)(de)速率惡化中,時(shi)間上(shang)的(de)(de)(de)(de)延(yan)遲也(ye)達(da)到每個(ge)工作(zuo)天都在(zai)持(chi)續落后中。NASA被迫延(yan)后發(fa)射日(ri)期,先延(yan)至(zhi)1986年(nian)3月,然后又延(yan)至(zhi)1986年(nian)9月。這(zhe)時(shi)整個(ge)計(ji)劃(hua)的(de)(de)(de)(de)總花(hua)費已經高(gao)達(da)美金(jin)11億7500萬。
安置(zhi)望遠鏡(jing)和儀器的(de)(de)(de)(de)太空船是(shi)主要工程(cheng)上(shang)的(de)(de)(de)(de)另(ling)一(yi)個(ge)挑戰。它必須能勝任與抵擋在(zai)陽(yang)光與地(di)球的(de)(de)(de)(de)陰影之(zhi)間頻繁進出所造成(cheng)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度變(bian)化,還要極端地(di)穩定(ding)(ding)并(bing)能長時(shi)間的(de)(de)(de)(de)將望遠鏡(jing)精確地(di)對準目標。以多層絕緣材料制成(cheng)的(de)(de)(de)(de)遮(zhe)蔽物能使望遠鏡(jing)內部的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度保(bao)持穩定(ding)(ding),并(bing)且(qie)以輕質(zhi)的(de)(de)(de)(de)鋁殼包圍住望遠鏡(jing)和儀器的(de)(de)(de)(de)支架。在(zai)外殼之(zhi)內,石(shi)墨(mo)環氧的(de)(de)(de)(de)框架將校準好的(de)(de)(de)(de)工作(zuo)儀器牢(lao)固的(de)(de)(de)(de)固定(ding)(ding)住。
有一段時間用于安置儀器和望(wang)遠(yuan)鏡(jing)的(de)(de)太(tai)(tai)空(kong)船(chuan)在(zai)建(jian)造上(shang)比光學(xue)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)的(de)(de)組合來(lai)得順(shun)利,但(dan)洛克希(xi)德(de)(de)仍然(ran)經歷了預(yu)算(suan)(suan)不足和進度的(de)(de)落后,在(zai)1985年的(de)(de)夏天(tian)之前,太(tai)(tai)空(kong)船(chuan)的(de)(de)進度落后了個月,而預(yu)算(suan)(suan)超(chao)出(chu)了30%。馬(ma)歇爾太(tai)(tai)空(kong)飛行中心的(de)(de)報(bao)告認為(wei)洛克希(xi)德(de)(de)在(zai)太(tai)(tai)空(kong)船(chuan)的(de)(de)建(jian)造上(shang)沒有采取主動,而且過度依賴(lai)NASA的(de)(de)指(zhi)導(dao)。
在(zai)1983年,空間望遠鏡科(ke)(ke)學(xue)協會(hui)(hui)(STScI)在(zai)經(jing)歷NASA與(yu)科(ke)(ke)學(xue)界之間的(de)權力爭奪后(hou)成(cheng)立。空間望遠鏡科(ke)(ke)學(xue)協會(hui)(hui)隸屬(shu)于美國大學(xue)天文研究聯盟(AURA),這(zhe)是由32個美國大學(xue)和7個國際(ji)會(hui)(hui)員組成(cheng)的(de)單(dan)位,總部(bu)坐落在(zai)馬里蘭州(zhou)巴(ba)爾地摩的(de)約翰·霍普金(jin)斯大學(xue)校園內。
空(kong)間(jian)望遠(yuan)鏡(jing)科學(xue)協會負責空(kong)間(jian)望遠(yuan)鏡(jing)的(de)操作和(he)將(jiang)數據(ju)交(jiao)付給天文學(xue)家(jia)。美國國家(jia)航空(kong)航天局(NASA)想將(jiang)之做為內部(bu)的(de)組織,但是(shi)科學(xue)家(jia)依(yi)據(ju)科學(xue)界(jie)的(de)做法將(jiang)之規劃創立(li)成(cheng)研(yan)究(jiu)單(dan)位(wei),由NASA位(wei)在馬里蘭州綠堤(di),空(kong)間(jian)望遠(yuan)鏡(jing)科學(xue)協會南方48千米的(de)哥達(da)德太空(kong)飛行中心和(he)承包廠商提供工程上(shang)的(de)支(zhi)援。哈勃望遠(yuan)鏡(jing)每天24小時不間(jian)斷(duan)的(de)運作,由四個工作團隊輪流負責操作。
空間望遠鏡歐洲協調(diao)機構(gou)于1984年(nian)設(she)立在德國鄰(lin)近慕(mu)尼黑(hei)的Garching bei München,為(wei)歐洲的天文學家提供相似的支援。
2022年(nian)6月(yue),據科技(ji)日(ri)報(bao),美(mei)國(guo)(guo)《福布斯》雙周刊網站近日(ri)報(bao)道,來自美(mei)國(guo)(guo)太(tai)空(kong)(kong)望遠(yuan)(yuan)鏡科學(xue)研(yan)究所和加州大(da)學(xue)伯克利分(fen)校(xiao)的研(yan)究團隊分(fen)別(bie)獨(du)立發(fa)表論文(wen)稱,他(ta)們利用(yong)美(mei)國(guo)(guo)國(guo)(guo)家航空(kong)(kong)航天局(NASA)的哈勃太(tai)空(kong)(kong)望遠(yuan)(yuan)鏡,借助引力透鏡效應,首次探測到(dao)一個完(wan)全(quan)獨(du)立于(yu)恒星伴(ban)星的自由漂浮黑洞,這顆(ke)5000光年(nian)外的“流浪黑洞”位于(yu)銀河系(xi)人馬座旋臂內。
1990年4月24日,在美國肯尼迪航天中(zhong)心由“發現(xian)者”號航天飛機成功發射,哈勃太空望遠(yuan)鏡(jing)的(de)主要任務是:探測宇宙深(shen)空,解(jie)開宇宙起源之謎,了解(jie)太陽系、銀河系和其他星系的(de)演變過(guo)程。
早(zao)在(zai)(zai)1986年(nian),就(jiu)已(yi)經計劃在(zai)(zai)當(dang)年(nian)10月(yue)份(fen)發射(she)哈勃(bo)空(kong)間(jian)望遠(yuan)鏡(jing)(jing)。但是挑戰者號的(de)(de)事(shi)故使(shi)美國(guo)的(de)(de)太空(kong)計劃停滯不(bu)前,航天飛(fei)機的(de)(de)暫停升空(kong),迫使(shi)哈勃(bo)空(kong)間(jian)望遠(yuan)鏡(jing)(jing)的(de)(de)發射(she)延遲了數年(nian)。望遠(yuan)鏡(jing)(jing)和所(suo)有(you)的(de)(de)附(fu)件都必須分(fen)門別類的(de)(de)儲藏在(zai)(zai)無塵室(shi)內,直到能(neng)夠排出(chu)發射(she)的(de)(de)日期,這也使(shi)得已(yi)經超支的(de)(de)總成本更(geng)為(wei)高漲。
最后(hou),隨著航(hang)天飛機在1988年(nian)再度開始升空,望遠(yuan)鏡(jing)也預定在1990年(nian)發(fa)射。在發(fa)射前的(de)(de)(de)(de)最后(hou)準備,用氮氣噴(pen)射鏡(jing)面以除去(qu)可能累(lei)積的(de)(de)(de)(de)灰塵,并且對所有的(de)(de)(de)(de)系統進(jin)行廣泛的(de)(de)(de)(de)測試。終于,在1990年(nian)4月24日由(you)發(fa)現號航(hang)天飛機,于STS-31航(hang)次將望遠(yuan)鏡(jing)成功的(de)(de)(de)(de)送入(ru)計劃中的(de)(de)(de)(de)軌道。
從它原始(shi)的總預算,大約4億(yi)美(mei)金,到現在(zai)的花(hua)費(fei)超過25億(yi)美(mei)金,哈勃的成本(ben)依然在(zai)不(bu)斷的累積與(yu)增高。美(mei)國政府(fu)估計的開(kai)銷將高達45至60億(yi)美(mei)金,歐(ou)洲所挹注的資金也高達6億(yi)歐(ou)元(1999年(nian)的估計)。
在(zai)發射(she)時,哈勃空間望遠鏡攜(xie)帶的儀器如下:
廣域和行(xing)星照(zhao)相機(WF/PC)
戈(ge)達德(de)高解析攝譜儀(GHRS)
高速光度計(ji)(HSP)
暗天體照相機(FOC)
暗天體(ti)攝譜(pu)儀(FOS)
WF/PC原先計劃是光(guang)學(xue)(xue)觀測使(shi)用的(de)(de)(de)(de)高分辨率照相(xiang)(xiang)機(ji)。由NASA的(de)(de)(de)(de)噴(pen)射(she)推進(jin)實(shi)驗室(shi)制造,附有一(yi)套由48片光(guang)學(xue)(xue)濾(lv)鏡組成,可以(yi)篩選特殊的(de)(de)(de)(de)波段進(jin)行(xing)天體物理學(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)觀察。整(zheng)套儀器使(shi)用8片CCD,做(zuo)出(chu)了兩架(jia)照相(xiang)(xiang)機(ji),每一(yi)架(jia)使(shi)用4片CCD。"廣(guang)域照相(xiang)(xiang)機(ji)"(WFC)因(yin)為視(shi)野較(jiao)廣(guang),在解(jie)像力上有所(suo)(suo)損(sun)失,而"行(xing)星照相(xiang)(xiang)機(ji)"(PC)以(yi)比(bi)WFC長的(de)(de)(de)(de)焦(jiao)距成像,所(suo)(suo)以(yi)有較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)放大率。
GHRS是被(bei)設計在紫(zi)外線波段使用(yong)的(de)(de)攝譜儀(yi),由(you)哥(ge)達德太空中心制造,可以達到90,000的(de)(de)光(guang)譜分辨率,同時也(ye)為(wei)FOC和FOS選擇(ze)適宜觀測的(de)(de)目標。FOC和FOS都是哈(ha)勃空間望(wang)遠鏡上分辨率最(zui)高的(de)(de)儀(yi)器。這三個(ge)儀(yi)器都舍棄了CCD,使用(yong)數位光(guang)子計數器做為(wei)檢測裝置。FOC是由(you)歐洲空間局制造,FOS則由(you)馬丁·瑪麗埃塔公司制造。
最后一件(jian)儀器是由威斯(si)康(kang)辛麥迪遜大(da)學設計(ji)制造的(de)(de)HSP,它(ta)用于(yu)在(zai)可見光(guang)和(he)紫外(wai)光(guang)的(de)(de)波段(duan)上觀測變星,和(he)其他被篩選出(chu)的(de)(de)天體在(zai)亮(liang)度(du)(du)上的(de)(de)變化(hua)。它(ta)的(de)(de)光(guang)度(du)(du)計(ji)每秒鐘可以(yi)偵測100,000次(ci),精(jing)確(que)度(du)(du)至(zhi)少可以(yi)達到2%。
哈勃空(kong)間望遠鏡(jing)的(de)導引系(xi)統也可(ke)以做為科學(xue)儀器,它的(de)三(san)個精細導星感(gan)測(ce)(ce)器(FGS)在觀測(ce)(ce)期(qi)間主要用于保持望遠鏡(jing)指向的(de)準確性,但(dan)也能(neng)用于進行非常(chang)準確的(de)天體測(ce)(ce)量(liang),測(ce)(ce)量(liang)的(de)精確度達到0.0003弧秒。
第一(yi)次維修/維護
1993年,宇航員在哈勃(bo)第一次維修任務(wu)中移除了廣角(jiao)和行星照相(xiang)儀(yi),并安裝了功(gong)能更強大(da)的“后繼者”——2號(hao)廣角(jiao)和行星照相(xiang)儀(yi)。
第二次維(wei)(wei)修(xiu)/維(wei)(wei)護
1997年2月(yue)11日凌晨(chen),美國7名宇(yu)航員(yuan)搭乘(cheng)“發(fa)現”號(hao)航天(tian)飛機升空(kong)(kong),對在太空(kong)(kong)飛行了(le)(le)7年的(de)(de)“哈勃”太空(kong)(kong)望(wang)遠鏡(jing)進行改造。從2月(yue)13日深夜到18日凌晨(chen),宇(yu)航員(yuan)為“哈勃”更換了(le)(le)包(bao)括近紅外(wai)照相機、多(duo)目(mu)標(biao)分光儀和太空(kong)(kong)望(wang)遠鏡(jing)圖像攝譜儀在內的(de)(de)11種新設備(bei),并修(xiu)補了(le)(le)望(wang)遠鏡(jing)上部分剝落(luo)的(de)(de)絕緣層。
第(di)三次(ci)維修/維護
第三次維(wei)護任(ren)務仍然由發現號在(zai)1999年12月的STS-103航(hang)次中(zhong)執行。在(zai)這次維(wei)護中(zhong)更(geng)換(huan)了全部的六(liu)臺陀螺儀,也(ye)更(geng)換(huan)了一個精細導星傳(chuan)感器和計(ji)算器,安(an)裝一套組裝好(hao)的電(dian)壓/溫度(du)改善工(gong)具(VIK)以防止電(dian)池的過(guo)熱,并且更(geng)換(huan)絕(jue)熱的毯子。
第(di)四次維(wei)修/維(wei)護
2001年,科學家利用美國“哥(ge)倫(lun)比亞(ya)”號航天飛機對哈勃望(wang)遠(yuan)鏡進(jin)行的(de)第四次維修,安裝測繪照相(xiang)機,更(geng)換(huan)太陽能電池板以及已工(gong)作11年的(de)電力控制裝置(zhi),并激(ji)活了休眠狀態(tai)的(de)近紅外照相(xiang)機和多目(mu)標分光(guang)計。
第(di)五(wu)次維修(xiu)/維護(hu)
2009年,美國利用(yong)航天(tian)飛機(ji)對哈勃(bo)望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)進(jin)行(xing)了(le)(le)(le)維護。宇航員為哈勃(bo)安裝(zhuang)了(le)(le)(le)兩套(tao)全(quan)新(xin)的(de)(de)儀(yi)(yi)器(qi)(qi):宇宙起源光譜儀(yi)(yi)(COS)和寬(kuan)視場(chang)相(xiang)機(ji)3,對望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)的(de)(de)另外(wai)兩臺儀(yi)(yi)器(qi)(qi)——高(gao)級巡天(tian)相(xiang)機(ji)(ACS)和太空(kong)望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)成像光譜儀(yi)(yi)(STIS)進(jin)行(xing)了(le)(le)(le)現場(chang)維修,此外(wai),還用(yong)新(xin)電池替換了(le)(le)(le)哈勃(bo)用(yong)了(le)(le)(le)18年的(de)(de)舊電池,安裝(zhuang)了(le)(le)(le)6個負責(ze)望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)指向(xiang)的(de)(de)新(xin)陀螺儀(yi)(yi),并添加(jia)了(le)(le)(le)一套(tao)全(quan)新(xin)的(de)(de)精(jing)細制導系(xi)統來幫助望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)指向(xiang)正確的(de)(de)方向(xiang)。
哈勃望遠(yuan)鏡口徑為2.4米,長度(du)約16米,帶有多(duo)種(zhong)觀測暗弱天體的儀器,在(zai)地(di)(di)面之上約640公里的軌道上環(huan)繞地(di)(di)球,巡視宇宙(zhou)。由于它位(wei)于大(da)氣(qi)(qi)層(ceng)之上,不像地(di)(di)面望遠(yuan)鏡飽(bao)受大(da)氣(qi)(qi)湍流擾動的影響,極大(da)地(di)(di)拓展了人(ren)們對宇宙(zhou)的了解。
哈勃太(tai)空望遠鏡在前7年服役期間取得的主(zhu)要成就(jiu)
1.增(zeng)進了(le)(le)(le)人類(lei)對宇(yu)宙(zhou)大(da)小(xiao)和年齡的(de)了(le)(le)(le)解。2.證明(ming)(ming)某些宇(yu)宙(zhou)星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)中(zhong)(zhong)央存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)超高(gao)質(zhi)量的(de)黑洞(dong)以及(ji)多數(shu)星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)的(de)中(zhong)(zhong)心(xin)都可能(neng)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)黑洞(dong)。3.在(zai)(zai)(zai)可見光譜范圍(wei)內,對宇(yu)宙(zhou)進行(xing)了(le)(le)(le)最(zui)深入(ru)的(de)研究,觀察了(le)(le)(le)數(shu)千個(ge)星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi),探(tan)測(ce)(ce)到了(le)(le)(le)宇(yu)宙(zhou)誕(dan)(dan)生(sheng)早期(qi)的(de)“原(yuan)始星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)”,使天(tian)文學家(jia)有可能(neng)跟蹤(zong)研究宇(yu)宙(zhou)發(fa)展(zhan)的(de)歷(li)史。4.清楚展(zhan)現了(le)(le)(le)銀河(he)系(xi)(xi)(xi)中(zhong)(zhong)類(lei)星(xing)(xing)體這(zhe)種最(zui)明(ming)(ming)亮的(de)天(tian)體存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)的(de)環境。5.更清晰地闡述了(le)(le)(le)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)形成(cheng)的(de)不同過程(cheng)。6.對宇(yu)宙(zhou)誕(dan)(dan)生(sheng)早期(qi)恒(heng)(heng)星(xing)(xing)形成(cheng)過程(cheng)中(zhong)(zhong)重元(yuan)素的(de)組成(cheng)進行(xing)了(le)(le)(le)研究,這(zhe)些元(yuan)素是行(xing)星(xing)(xing)和生(sheng)命存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)的(de)必要條件。7.展(zhan)示了(le)(le)(le)死(si)亡恒(heng)(heng)星(xing)(xing)周圍(wei)氣(qi)體殼的(de)復雜組成(cheng)。8.對獵(lie)戶星(xing)(xing)云中(zhong)(zhong)年輕恒(heng)(heng)星(xing)(xing)周圍(wei)的(de)許多塵埃碟進行(xing)了(le)(le)(le)探(tan)測(ce)(ce),說明(ming)(ming)地球所在(zai)(zai)(zai)的(de)銀河(he)系(xi)(xi)(xi)還有可能(neng)形成(cheng)其他行(xing)星(xing)(xing)系(xi)(xi)(xi)統。9.對千載(zai)難逢的(de)慧木(mu)相(xiang)撞進行(xing)了(le)(le)(le)詳細觀測(ce)(ce)。10.對火星(xing)(xing)等太(tai)陽系(xi)(xi)(xi)行(xing)星(xing)(xing)上的(de)氣(qi)候民政部(bu)進行(xing)了(le)(le)(le)研究。11.發(fa)現木(mu)星(xing)(xing)衛星(xing)(xing)木(mu)衛二和木(mu)衛三的(de)大(da)氣(qi)層(ceng)中(zhong)(zhong)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)氧氣(qi)。
哈勃太空望遠鏡發現了(le)一顆(ke)滾燙的(de)(de)“橄欖球(qiu)(qiu)”狀系外行(xing)(xing)星(xing)。這顆(ke)行(xing)(xing)星(xing)因為(wei)距(ju)離(li)恒星(xing)太近(jin)而被撕(si)扯、加熱,大氣也正在(zai)加速逃逸,整(zheng)顆(ke)行(xing)(xing)星(xing)處(chu)于(yu)被吞噬的(de)(de)邊(bian)緣。這顆(ke)行(xing)(xing)星(xing)與恒星(xing)的(de)(de)距(ju)離(li)過于(yu)近(jin),處(chu)在(zai)被潮汐力撕(si)裂(lie)的(de)(de)邊(bian)緣。這種“死亡擁抱”已經讓它(ta)扭曲變形為(wei)橄欖球(qiu)(qiu)狀,高空大氣溫度超過2500攝氏度。
2020年(nian)1月,一個國(guo)際天文學家團隊(dui)利用美國(guo)哈(ha)勃太空望遠鏡(jing)發(fa)現了(le)迄今已知的(de)(de)最(zui)遙遠、最(zui)古老的(de)(de)星(xing)系(xi)群。這個三重(zhong)星(xing)系(xi)群被稱為(wei)EGS77。更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)(de)是(shi),觀測表(biao)明這個三重(zhong)星(xing)系(xi)群參與了(le)宇宙初期被稱為(wei)“再(zai)電(dian)離”的(de)(de)改造過程。EGS77大約誕生于(yu)宇宙大爆炸后6.8億年(nian)時,當(dang)時宇宙年(nian)齡還不足現今138億歲的(de)(de)5%。
觀測到的最遙(yao)遠單顆恒星(xing)
2022年3月30日(ri),美(mei)國(guo)國(guo)家航空航天局表示,哈(ha)勃空間望(wang)遠(yuan)鏡(jing)借(jie)助“引(yin)力(li)透鏡(jing)”效應(ying)發現了人類(lei)迄今觀測(ce)到的最遙(yao)遠(yuan)單顆(ke)恒星。
哈勃望遠鏡捕捉到(dao)遙遠宇(yu)宙(zhou)漂流的“對蝦星云”
2022年5月(yue)30日(ri)消息,據國外媒體(ti)(ti)報(bao)道,目前,哈勃(bo)太(tai)空(kong)望遠鏡最新(xin)觀測圖像呈現了(le)對(dui)蝦星云的局部特征,該區(qu)域(yu)色彩(cai)斑駁,令(ling)人眼花(hua)繚亂,其(qi)中包括明(ming)亮發光氣體(ti)(ti)部分(fen)。
從它于1946年的(de)(de)(de)原始構想開(kai)始,直到(dao)發(fa)射為(wei)止(zhi),建(jian)造空間望(wang)遠鏡的(de)(de)(de)計劃不斷(duan)的(de)(de)(de)被(bei)延(yan)遲和受(shou)到(dao)預(yu)算問(wen)題(ti)的(de)(de)(de)困擾。在它發(fa)射之(zhi)后(hou),立即發(fa)現(xian)主鏡有球面像差,嚴(yan)重的(de)(de)(de)降低(di)了望(wang)遠鏡的(de)(de)(de)觀測能(neng)力。幸好在1993年的(de)(de)(de)維修任務之(zhi)后(hou),望(wang)遠鏡恢(hui)復了計劃中的(de)(de)(de)品質,并且成為(wei)天文學(xue)研究和推展公共關系最重要的(de)(de)(de)工具。
哈(ha)(ha)勃的(de)未來依靠(kao)后續的(de)維(wei)修任務(wu)是否成功(gong)(gong)(gong),維(wei)持穩定的(de)幾個陀(tuo)螺儀已經損壞,至2007年(nian)(nian),連備用的(de)也(ye)已經耗盡,而且另(ling)一(yi)架用于(yu)指向的(de)望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)功(gong)(gong)(gong)能(neng)也(ye)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)衰減中(zhong)。陀(tuo)螺儀必須(xu)要(yao)以人(ren)(ren)(ren)工(gong)進行維(wei)修,在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)2007年(nian)(nian)1月(yue)30日(ri),主要(yao)的(de)先進巡天照(zhao)相(xiang)機(ACS)也(ye)停(ting)止工(gong)作,在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)執行人(ren)(ren)(ren)工(gong)維(wei)修之前,只有超紫外線(xian)的(de)頻道能(neng)夠使(shi)(shi)用。另(ling)一(yi)方(fang)面,如果(guo)沒(mei)有再(zai)提升(sheng)來增加軌道高度(du),阻力(li)會迫(po)使(shi)(shi)望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)2010年(nian)(nian)重返大氣層。自從(cong)2003年(nian)(nian)航(hang)天飛(fei)機哥(ge)倫比亞不幸事件之后,由于(yu)國際(ji)太空(kong)(kong)站(zhan)和哈(ha)(ha)勃不在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)相(xiang)同的(de)高度(du)上(shang)(shang),使(shi)(shi)得(de)太空(kong)(kong)人(ren)(ren)(ren)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)緊急(ji)狀況(kuang)下缺乏安全的(de)避(bi)難場(chang)所,因而NASA認為以載人(ren)(ren)(ren)太空(kong)(kong)任務(wu)去維(wei)修哈(ha)(ha)勃望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)是不合情(qing)理的(de)危(wei)險任務(wu)。NASA在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)重新檢討之后,執行長麥克格里芬(fen)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)2006年(nian)(nian)10月(yue)31日(ri)決(jue)定以亞特蘭大進行最后一(yi)次的(de)哈(ha)(ha)勃維(wei)修任務(wu),任務(wu)的(de)時(shi)間安排在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)2008年(nian)(nian)9月(yue)11日(ri),基(ji)于(yu)安全上(shang)(shang)的(de)考量,屆時(shi)將(jiang)會讓(rang)發(fa)現號(hao)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)LC-39B發(fa)射臺(tai)上(shang)(shang)待(dai)命(ming),以便在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)緊急(ji)情(qing)況(kuang)時(shi)能(neng)提供(gong)救援。計(ji)(ji)劃中(zhong)的(de)維(wei)修將(jiang)能(neng)讓(rang)哈(ha)(ha)勃空(kong)(kong)間望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)持續工(gong)作至2013年(nian)(nian)。如果(guo)成功(gong)(gong)(gong)了,后繼的(de)詹姆斯·韋伯(bo)空(kong)(kong)間望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(JWST)應該已經發(fa)射升(sheng)空(kong)(kong),可以銜接(jie)得(de)上(shang)(shang)任務(wu)了。韋伯(bo)空(kong)(kong)間望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)許多(duo)研(yan)究(jiu)計(ji)(ji)劃上(shang)(shang)的(de)功(gong)(gong)(gong)能(neng)都遠(yuan)(yuan)超過哈(ha)(ha)勃,但(dan)將(jiang)只觀測紅外線(xian),因此在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)光譜的(de)可見光和紫外線(xian)領域內無法取代哈(ha)(ha)勃的(de)功(gong)(gong)(gong)能(neng)。
在(zai)望(wang)遠鏡(jing)(jing)發射數(shu)星期之后(hou),傳回來的(de)圖(tu)片顯示(shi)在(zai)光學系統(tong)上有嚴重的(de)問題。雖然(ran),第一(yi)張(zhang)圖(tu)像看起(qi)來比(bi)地基望(wang)遠鏡(jing)(jing)的(de)明銳,但望(wang)遠鏡(jing)(jing)顯然(ran)沒(mei)有達(da)到最佳(jia)的(de)聚焦狀態(tai),獲(huo)得(de)的(de)最佳(jia)圖(tu)像品質也遠低于當初的(de)期望(wang)。點(dian)源的(de)影像被(bei)擴散成超過一(yi)弧(hu)秒半徑的(de)圓(yuan),而不是在(zai)設計準(zhun)則中的(de)標準(zhun):集中在(zai)直徑0.1弧(hu)秒之內,有同心圓(yuan)的(de)點(dian)彌漫函數(shu)圖(tu)像。
對(dui)圖樣缺(que)陷的(de)(de)(de)分析顯示,問題(ti)的(de)(de)(de)根源在主鏡的(de)(de)(de)形狀(zhuang)被(bei)磨錯了。鏡面(mian)(mian)邊緣太(tai)平(ping)了一些,與需要的(de)(de)(de)位置(zhi)差(cha)(cha)了約2.2微米,但這個差(cha)(cha)別造(zao)成的(de)(de)(de)是災難(nan)性的(de)(de)(de)、嚴(yan)重的(de)(de)(de)球面(mian)(mian)像(xiang)差(cha)(cha)。來自鏡面(mian)(mian)邊緣的(de)(de)(de)反(fan)(fan)射(she)光(guang)(guang),不能(neng)聚集在與中央的(de)(de)(de)反(fan)(fan)射(she)光(guang)(guang)相同的(de)(de)(de)焦(jiao)點上(shang)。
鏡子的(de)(de)(de)(de)瑕(xia)疵造(zao)成的(de)(de)(de)(de)作用(yong)是在科學觀察(cha)的(de)(de)(de)(de)核心觀測上,核心像(xiang)差(cha)的(de)(de)(de)(de)PSF要足夠的(de)(de)(de)(de)明銳到(dao)足以進行(xing)高解析(xi)的(de)(de)(de)(de)分(fen)辨,但對(dui)明亮的(de)(de)(de)(de)天體和光譜分(fen)析(xi)是不受影(ying)響的(de)(de)(de)(de)。雖然,在外圍損失(shi)大片的(de)(de)(de)(de)光因(yin)為(wei)(wei)不能(neng)匯(hui)聚在焦點上而造(zao)成暈(yun)像(xiang),嚴重的(de)(de)(de)(de)減(jian)損了望(wang)遠鏡觀察(cha)暗(an)天體或高反(fan)差(cha)影(ying)像(xiang)的(de)(de)(de)(de)能(neng)力(li)。這(zhe)意味(wei)著幾乎所有對(dui)宇(yu)宙(zhou)學的(de)(de)(de)(de)研究計(ji)劃都(dou)不能(neng)執行(xing),因(yin)為(wei)(wei)它們都(dou)是非(fei)常暗(an)弱的(de)(de)(de)(de)觀測對(dui)象。美(mei)國(guo)國(guo)家航(hang)(hang)空(kong)(kong)航(hang)(hang)天局和哈(ha)勃空(kong)(kong)間(jian)望(wang)遠鏡成為(wei)(wei)許多笑話(hua)的(de)(de)(de)(de)箭靶,并且(qie)被(bei)認為(wei)(wei)是大白(bai)象(花費大而無用(yong)的(de)(de)(de)(de)東西)。
從(cong)點源的(de)(de)圖(tu)像往回(hui)追溯,天(tian)文學家確定(ding)鏡面(mian)的(de)(de)圓(yuan)錐常數是(shi)?1.01324,而不(bu)是(shi)原先期(qi)望的(de)(de)?1.00230。通過分(fen)(fen)析(xi)(xi)珀(po)金埃爾默的(de)(de)零校正(zheng)器(qi)(精確測量拋(pao)光曲面(mian)的(de)(de)儀器(qi))和分(fen)(fen)析(xi)(xi)在(zai)地(di)面(mian)測試鏡子(zi)的(de)(de)干涉圖(tu)影(ying)像,也獲得了(le)相同的(de)(de)數值。
由噴射推進實驗(yan)室主任,亞倫領導的委員會,確定了(le)錯誤是如(ru)何發生(sheng)的。亞倫委員會發現珀金埃爾默使(shi)用的零校正(zheng)器在(zai)裝配上發生(sheng)了(le)錯誤,它(ta)的向場透鏡位置偏差了(le)1.3毫米。
在拋光(guang)鏡(jing)子的(de)期間,珀金埃爾(er)默使用另(ling)外二架(jia)零校正器,兩者都(正確(que)的(de))顯示鏡(jing)子有球面像差(cha)。這些測(ce)試(shi)都是(shi)為確(que)實消除(chu)球面像差(cha)而設計的(de),不顧品管文件的(de)指導,公司認為這二架(jia)零校正器的(de)精確(que)度不如主(zhu)要的(de)設備,而忽略了測(ce)試(shi)的(de)結果。
委(wei)(wei)員會(hui)指出失敗的(de)(de)(de)(de)(de)主因是(shi)珀金埃爾(er)默。由于進(jin)度表頻(pin)繁更動造(zao)成的(de)(de)(de)(de)(de)損(sun)耗和(he)望遠鏡(jing)制造(zao)費用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)超支,造(zao)成了在(zai)美國航(hang)空暨(ji)太空總(zong)署和(he)光(guang)學(xue)公司之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)關系極度的(de)(de)(de)(de)(de)緊張。美國航(hang)空暨(ji)太空總(zong)署發(fa)現珀金埃爾(er)默并不(bu)認為鏡(jing)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)制做在(zai)他們的(de)(de)(de)(de)(de)業務中是(shi)關鍵(jian)性的(de)(de)(de)(de)(de)困難(nan)工作,而美國航(hang)空暨(ji)太空總(zong)署也未能在(zai)拋光(guang)之前善盡本身(shen)的(de)(de)(de)(de)(de)職責(ze)。在(zai)委(wei)(wei)員會(hui)沉痛的(de)(de)(de)(de)(de)批(pi)評珀金埃爾(er)默在(zai)管理上的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)當與缺失的(de)(de)(de)(de)(de)同時,美國航(hang)空暨(ji)太空總(zong)署也被非議未善盡品管的(de)(de)(de)(de)(de)責(ze)任,與不(bu)該只依賴(lai)唯(wei)一一架儀器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)測試結果。
在望(wang)遠鏡(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)設(she)計(ji)中原本就(jiu)規劃(hua)了維修(xiu)的(de)(de)(de)(de)任務,所以天文學家立刻就(jiu)開始尋找可以在1993年(nian),預定進行第(di)一次維修(xiu)任務時(shi)解(jie)決問題的(de)(de)(de)(de)方(fang)案。讓(rang)柯達再為哈勃(bo)制(zhi)作備(bei)用(yong)鏡(jing)(jing)在軌(gui)道上(shang)進行更換太(tai)昂貴(gui)且耗費時(shi)間,臨時(shi)將望(wang)遠鏡(jing)(jing)帶回地面(mian)上(shang)修(xiu)理也不可能(neng)。相(xiang)反,鏡(jing)(jing)片錯(cuo)誤的(de)(de)(de)(de)形狀已經(jing)被精確(que)的(de)(de)(de)(de)測量出來(lai),因此可以設(she)計(ji)一個有(you)相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)球面(mian)像(xiang)差(cha),但功效相(xiang)反的(de)(de)(de)(de)光學系統(tong)來(lai)抵消錯(cuo)誤。也就(jiu)是(shi)在第(di)一次的(de)(de)(de)(de)維修(xiu)任務中為哈勃(bo)配上(shang)一副能(neng)改(gai)正球面(mian)像(xiang)差(cha)的(de)(de)(de)(de)眼鏡(jing)(jing)。
由于原(yuan)本儀(yi)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)設計方式,必須要兩(liang)套不同的(de)(de)(de)校正(zheng)(zheng)儀(yi)器(qi)(qi)。廣域(yu)和(he)行(xing)星照相(xiang)機(ji)的(de)(de)(de)設計包(bao)括轉動的(de)(de)(de)鏡片(pian)(pian)和(he)直接進(jin)入(ru)兩(liang)架(jia)照相(xiang)機(ji)的(de)(de)(de)8片(pian)(pian)獨立CCD芯片(pian)(pian)的(de)(de)(de)光線(xian),可(ke)以用一個(ge)反球面像差的(de)(de)(de)鏡片(pian)(pian)完全的(de)(de)(de)消除掉(diao)它們表面上的(de)(de)(de)主要變形。修正(zheng)(zheng)鏡被(bei)固定在(zai)替換的(de)(de)(de)第二(er)代廣域(yu)和(he)行(xing)星照相(xiang)機(ji)內(nei)(由于進(jin)度(du)和(he)預(yu)算(suan)的(de)(de)(de)壓力,只修正(zheng)(zheng)4片(pian)(pian)CCD而(er)不是(shi)8片(pian)(pian))。但是(shi),其他(ta)的(de)(de)(de)儀(yi)器(qi)(qi)就缺乏任何(he)可(ke)以安(an)置的(de)(de)(de)中間表面,因(yin)此必須要一個(ge)外加的(de)(de)(de)修正(zheng)(zheng)裝(zhuang)置。
設計(ji)(ji)用來改(gai)正(zheng)(zheng)球(qiu)面像差(cha)的儀器(qi)稱為(wei)“空間望遠鏡光(guang)(guang)軸補償校正(zheng)(zheng)光(guang)(guang)學”(COSTAR),基本上包含兩個(ge)在光(guang)(guang)路(lu)上的鏡子,其(qi)(qi)中一(yi)個(ge)將球(qiu)面像差(cha)校正(zheng)(zheng)過來,光(guang)(guang)線被聚焦給暗天體照相機、暗天體光(guang)(guang)譜儀和高(gao)達德高(gao)解析攝(she)譜儀。為(wei)了提(ti)供COSTAR在望遠鏡內所需要的位置,必須移除其(qi)(qi)中一(yi)件儀器(qi),天文學家的選(xuan)擇是犧(xi)牲高(gao)速光(guang)(guang)度計(ji)(ji)。
在(zai)哈勃任務的(de)(de)前三(san)年(nian)期間,在(zai)光學系統被(bei)修正(zheng)到(dao)合適之前,望遠(yuan)鏡依然執行了大量(liang)的(de)(de)觀(guan)測(ce)。光譜(pu)的(de)(de)觀(guan)測(ce)未(wei)受(shou)到(dao)球面像(xiang)差的(de)(de)影響,但(dan)是許多(duo)暗弱(ruo)天(tian)體的(de)(de)觀(guan)測(ce)因為望遠(yuan)鏡的(de)(de)表現不佳而被(bei)取消(xiao)或延后。盡管受(shou)到(dao)了挫折,樂觀(guan)的(de)(de)天(tian)文學家在(zai)這三(san)年(nian)內(nei)熟練的(de)(de)運用影像(xiang)處(chu)理技術,例(li)如反折績(影像(xiang)重(zhong)疊)得到(dao)許多(duo)科學上的(de)(de)進展。
2021年(nian)3月(yue)7日。哈勃太(tai)空望(wang)遠鏡由(you)于一(yi)個軟(ruan)件(jian)故(gu)(gu)障導致暫停運行(xing);3月(yue)12日,望(wang)遠鏡已經(jing)部(bu)分恢復工作,但仍有故(gu)(gu)障沒有排除。
NASA表示,哈勃太空望遠鏡已經完成了(le)恢復運行以來的(de)首次科學觀測,使用宇宙光譜儀繪制了(le)一(yi)(yi)個活動(dong)星系內核的(de)氣體流動(dong)圖。但是第三(san)號(hao)廣(guang)視(shi)場相(xiang)機(WFC3)仍舊(jiu)處于暫(zan)停狀態,研究(jiu)人員發現(xian)了(le)一(yi)(yi)個低電(dian)壓問題,這導致該相(xiang)機無法啟動(dong)。
2021年6月19日,美國宇(yu)航(hang)局NASA表(biao)(biao)示(shi)(shi),已經(jing)觀測宇(yu)宙(zhou)30多年的哈勃(bo)太空望(wang)遠鏡(jing)過(guo)去幾(ji)天(tian)處于(yu)(yu)停機狀態,原因是一個有效(xiao)載荷計算(suan)機從(cong)13日起(qi)停止(zhi)了(le)工作(zuo)。NASA表(biao)(biao)示(shi)(shi),有效(xiao)載荷計算(suan)機是用(yong)于(yu)(yu)控制和(he)協調(diao)科學(xue)儀器(qi),并出于(yu)(yu)健康(kang)和(he)安全目的對其進行監控;此外NASA還表(biao)(biao)示(shi)(shi)哈勃(bo)望(wang)遠鏡(jing)本身和(he)伴隨它的科學(xue)儀器(qi)都“處于(yu)(yu)良好(hao)狀態”。本周(zhou)一NASA曾試圖恢復計算(suan)機,但(dan)未能成功。初(chu)步(bu)證(zheng)據顯示(shi)(shi)問題的根(gen)源是計算(suan)機內存(cun)模塊退化,不過(guo)嘗試切換備(bei)用(yong)內存(cun)模塊的方(fang)法也(ye)失敗了(le)。
哈(ha)勃望遠鏡(jing)于1990年發射,20多年來,一直在(zai)源(yuan)源(yuan)不斷(duan)地將美麗的宇宙圖(tu)像傳回地球。(央(yang)廣(guang)網)
哈(ha)勃太空望遠鏡升(sheng)空27年(nian)以來,取得了許多突破性發(fa)現(xian),不斷帶給我們驚喜,讓我們有(you)幸(xing)能觸碰億萬光(guang)年(nian)外(wai)的(de)神秘(mi)。(中國青年(nian)網評)
截至2015年3月,哈(ha)勃太(tai)空望(wang)遠鏡(jing)已經(jing)環繞地球(qiu)飛行25年,它捕捉到的(de)照片(pian)正從根本上改變(bian)著我(wo)們對宇宙的(de)認識。(新華網)
截(jie)至2009年,自美國(guo)(guo)“哈勃”太空望遠(yuan)鏡1990年發射升空以來,共有20多(duo)個國(guo)(guo)家的2000多(duo)名(ming)科學(xue)家利用這只“太空眼”進行(xing)了11萬多(duo)次天文觀測,并在分析觀測數(shu)據的基礎上撰寫1346篇論文。(中國(guo)(guo)網)
哈勃太空(kong)望遠(yuan)鏡耗資(zi)達21億美元,從初步構想的提出、設(she)計到建造完成(cheng),時(shi)間跨度達40多年。(科普中國)