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阅读 9562 次 历史版本 8个 创建者:abc (2010/4/4 9:25:33)  最新编辑:abc (2010/4/4 9:57:50)
哈勃望远镜
拼音:hā bó wàng yuǎn jìng
英文:Hubble Space Telescope,HST
同义词条:哈勃空间望远镜,哈伯空间望远镜,哈勃太空望远镜,“哈勃”望远镜,“哈勃”太空望远镜
发现号航天飞机在STS-82维修任务中拍摄的哈勃空间望远镜
发现号航天飞机在STS-82维修任务中拍摄的哈勃空间望远镜
  哈勃望远镜,“哈勃空间望远镜”(Hubble Space Telescope,缩写为HST)或“哈勃太空望远镜”的通称,是一台巨大的太空望远镜。它在离地球表面580千米高空的轨道上运行。这台望远镜的重量令人难以置信,达到1.1万千克。它的镜面直径达240厘米。1990年4月,美国航空航天局航天飞机将它发射进入太空

    哈勃望远镜是以天文学家爱德温·哈勃(Edwin Powell Hubble)为名,在地球轨道望远镜。哈勃望远镜接收地面控制中心(美国马里兰州霍普金斯大学内)的指令并将各种观测数据通过无线电传输回地球。由于它位于地球大气层之上,因此获得了地基望远镜所没有的好处——影像不受大气湍流的扰动、视相度绝佳,且无大气散射造成的背景光,还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。于1990年发射之后,已经成为天文史上最重要的仪器。它成功弥补了地面观测的不足,帮助天文学家解决了许多天文学上的基本问题,使得人类天文物理有更多的认识。此外,哈勃的超深空视场则是天文学家目前能获得的最深入、也是最敏锐的太空光学影像。
 
  到目前为止,哈勃太空望远镜已通过向地面上的天文学家们发送无线电波的方式提供了无数极有价值的图片。

概述


携带哈伯空间望远镜进入轨道的STS-31任务航天飞机升空
携带哈伯空间望远镜进入轨道的STS-31任务航天飞机升空
  1990年4月25日清晨,美国佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心,数百名天文学家和技术专家翘首注目。远处巨大的发射平台上,“发现号”航天飞机如同展翼欲升的鲲鹏,正巍然倚靠在发射塔边。航天飞机此次飞行肩负着重要使命,就是把耗资巨大、深受世人瞩目的哈勃空间望远镜(HST)送入太空。美国东部时间上午8点34分,随着指令的发出,航天飞机喷云吐焰,在轰鸣声中直上蓝天,标志着人类探索宇宙的历程揭开了新的一页。

  哈勃空间望远镜以当代美国天文学家哈勃的名字命名,是由美国国家航空航天局主持建造的四座巨型空间天文台项目中的第一台,也是迄今为止天文观测项目中投资最多,最受关注的项目之一。

  天文学的研究以观测为基础。但由于地球大气的吸收,波长在3000埃以下的紫外光波段对地面观测者来说是一个“盲区”。即使在可见光和近红外波段,由于大气宁静度的制约,通常3米左右口径的大型地面光学望远镜对星象的分辨率很难优于1角秒。若在大气层以外的观测则只受衍射极限的限制,角分辨率可比地面观测提高近10倍,达到0.1角秒,这相当于能分辨出约10公里以外的一枚5分硬币。对于天文学上许多悬而未决的"宇宙之谜"来说,高分辨率的观测正是破解谜底的关键,这也是人类不惜工本进行空间天文观测的主要原因。

草帽星系(Sombrero Galaxy)距离地球2800万光年,人们一致认为这是哈勃太空望远镜拍摄到的最好的照片
草帽星系(Sombrero Galaxy)距离地球2800万光年,人们一致认为这是哈勃太空望远镜拍摄到的最好的照片
  有关空间望远镜的构想,早在本世纪40年代就已显露雏形,而具体的设计和建造则完成于70至80年代。哈勃空间望远镜外观象一个5层楼高的圆筒,其主体长13.2米,最大直径4.3米(其中光学主镜口径为2.4米),两块长达12米左右的太阳能电池翼板伸展在镜筒两侧,总重量达11.5吨。这是一座高度自动化的空间天文台,它的主要性能要比通常的地面光学望远镜优越一个量级以上。哈勃空间望远镜从1979年蓝图设计到1990年投入观测,历时10余年,耗资15亿美元。若按重量计算,平均每克造价接近130美元,远比纯金更贵。天文学家期望着凭借哈勃望远镜那锐利无比的"神眼",去洞察宇宙深层的奥秘,开辟天文观测的黄金时代。

  在哈勃望远镜上天之后,经过最初几周紧张的测试与调整,人们发现望远镜的成象质量与预期效果存在很大差距。按设计能力,在可见光波段,被观测的点源60%以上星光应能聚落在0.1角秒的小圆域内,而实际结果只有15%的光线落入其中。经过地面上专家们紧张忙碌的调查研究,很快查明其祸因是望远镜在主镜研磨制作过程中发生人为差错,主镜边缘处比设计尺寸多磨去了2微米(约只有头发丝的百分之一细),真可谓失之毫厘,但按照现代精密光学的标准来看,这却是一个大错误。它导致了望远镜光学主镜存在严重的球形象差,降低了观测图象的分辨率,使望远镜的"视力"大受损伤,同时令其捕捉遥远天体信息的威力降低了将近20倍。受其影响,许多原定的重要观测也将无法进行。无独有偶,哈勃望远镜还接二连三地遇上其它麻烦。人们发现,它的太阳能电池板因受热不均产生微颤,破坏了望远镜瞄准系统的稳定性,进一步影响了观测图象的清晰度。此外,望远镜机载导向系统中的6个陀螺,有两个相继失灵,另有一个也只能断断续续地工作。这一切使得这座曾被寄予厚望的空间望远镜几乎处于岌岌可危的境地。

  面对严峻的挑战,美国国家航空航天局和其它科研机构的科学家们使出周身解数,力挽狂澜。他们在地面上利用先进的计算机图象还原技术,尽可能弥补图象的缺陷。由于主镜在加工中所造成的偏差其形状非常有规则,采用计算机处理后,可以把哈勃望远镜在图象清晰度上的损失控制到最小,使其角分辨率比起地面上最好的望远镜仍优越得多。仅此一点,已使得哈勃望远镜最初三年的科学观测依然成果辉煌,获得大批珍贵资料。但是,哈勃望远镜集光能力比原设计降低20多倍,这种损失在地面是无法补偿的,天文学家只能期待对它作"脱胎换骨"的太空维修了。

  从它于1946年的原始构想开始,直到发射为止,建造空间望远镜的计划不断的被延迟和受到预算问题的困扰。在它发射之后,立即发现主镜有球面像差,严重的降低了望远镜的观测能力。幸好在1993年的维修任务之后,望远镜恢复了计划中的品质,并且成为天文学研究和推展公共关系最重要的工具。哈勃空间望远镜和康普顿γ射线天文台、钱德拉X光天文台、斯皮策空间望远镜都是美国宇航局大型轨道天文台计划的一部分 。哈勃空间望远镜由NASA和ESA合作共同管理。

  哈勃的未来依靠后续的维修任务是否成功,维持稳定的几个陀螺仪已经损坏,目前(2007年),连备用的也已经耗尽,而且另一架用于指向的望远镜功能也在衰减中。陀螺仪必须要以人工进行维修,在2007年1月30日,主要的先进巡天照相机(ACS)也停止工作,在执行人工维修之前,只有超紫外线的频道能够使用。另一方面,如果没有再提升来增加轨道高度,阻力会迫使望远镜在2010年重返大气层。自从2003年航天飞机哥伦比亚不幸事件之后,由于国际太空站和哈勃不在相同的高度上,使得太空人在紧急状况下缺乏安全的避难场所,因而NASA认为以载人太空任务去维修哈勃望远镜是不合情理的危险任务。NASA在从新检讨之后,执行长麦克格里芬在2006年10月31日决定以亚特兰大进行最后一次的哈勃维修任务,任务的时间安排在2008年9月11日, 基于安全上的考量,届时将会让发现号在LC-39B发射台上待命,以便在紧急情况时能提供救援。计划中的维修将能让哈勃空间望远镜持续工作至2013年。如果成功了,后继的詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)应该已经发射升空,可以衔接得上任务了。韦伯空间望远镜在许多研究计划上的功能都远超过哈勃,但将只观测红外线,因此在光谱的可见光和紫外线领域内无法取代哈勃的功能。

 
空间望远镜之父莱曼·斯皮策
空间望远镜之父莱曼·斯皮策
   哈勃望远镜的历史可以追溯至1946年天文学家莱曼·斯皮策(Lyman Spitzer, Jr.)所提出的论文:《在地球之外的天文观测优势》。在文中,他指出在太空中的天文台有两项优于地面天文台的性能。首先,角分辨率(物体能被清楚分辨的最小分离角度)的极限将只受限于衍射,而不是由造成星光闪烁、动荡不安的大气所造成的视象度。在当时,以地面为基地的望远镜解析力只有0.5-1.0弧秒,相较下,只要口径2.5米的望远镜就能达到理论上衍射的极限值0.1弧秒。其次,在太空中的望远镜可以观测被大气层吸收殆尽的红外线和紫外线。

    斯皮策以空间望远镜为事业,致力于空间望远镜的推展。在1962年,美国国家科学院在一份报告中推荐空间望远镜做为发展太空计划的一部分,在1965年,斯皮策被任命为一个科学委员会的主任委员,该委员会的目的就是建造一架空间望远镜。

    在第二次世界大战时,科学家利用发展火箭技术的同时,曾经小规模的尝试过以太空为基地的天文学。在1946年,首度观察到了太阳的紫外线光谱。英国在1962年发射了太阳望远镜放置在轨道上,做为亚利安太空计划的一部分。1966年NASA进行了第一个轨道天文台(OAO)任务,但第一个OAO的电池在三天后就失效,中止了这项任务了。第二个OAO在1968至1972年对恒星和星系进行了紫外线的观测,比原先的计划多工作了一年的时间。

    轨道天文台任务展示了以太空为基地的天文台在天文学上扮演的重要角色,因此在1968年NASA确定了在太空中建造直径3米反射望远镜的计划,当时暂时的名称是大型轨道望远镜或大型空间望远镜(LST),预计在1979年发射。这个计划强调须要有人进入太空进行维护,才能确保这个所费不贷的计划能够延续够长的工作时间;并且同步发展可以重复使用的航天飞机技术,才能使前项计划成为可行的计划。

设计与制造


  马歇尔太空飞行中心(MSFC)负责设计、发展和建造望远镜,金石太空飞行中心(GSFC)负责科学仪器的整体控制和地面的任务控制中心。马歇尔太空飞行中心委托珀金埃尔默设计和制造空间望远镜的光学组件,还有精密定位传感器(FGS),洛克希德被委托建造安装望远镜的太空船。
1980年,建造中的哈伯望远镜
1980年,建造中的哈伯望远镜

光学望远镜的组合安装(OTA)


  望远镜的镜子和光学系统是最关键的部分,因此在设计上有很严格的规范。一般的望远镜,镜子在抛光之后的准确性大约是可见光波长的十分之一,但是因为空间望远镜观测的范围是从紫外线到近红外线,所以需要比以前的望远镜更高十倍的解析力,它的镜子在抛光后的准确性达到可见光波长的廿分之一,也就是大约30 纳米。

  珀金埃尔默刻意使用极端复杂的电脑控制抛光机研磨镜子,但却在最尖端的技术上出了问题;柯达被委托使用传统的抛光技术制做一个备用的镜子(柯达的这面镜子现在永久保存在史密松宁学会)。1979年,珀金埃尔默开始磨制镜片,使用的是超低膨胀玻璃,为了将镜子的重量降至最低,采用蜂窝格子,只有表面和底面各一吋是厚实的玻璃。

 
哈勃主镜的直径将近8英尺
哈勃主镜的直径将近8英尺
 镜子的抛光从1979年开始持续到1981年5月,抛光的进度已经落后并且超过了预算,这时NASA的报告才开始对珀金埃尔默的管理结构质疑。为了节约经费,NASA停止支援镜片的制作,并且将发射日期延后至1984年10月。镜片在1981年底全部完成,并且镀上了75 nm厚的铝增强反射,和25 nm厚的镁氟保护层。

  因为在光学望远镜组合上的预算持续膨胀,进度也落后的情况下,对珀金埃尔默能否胜任后续工作的质疑继续存在。为了回应被描述成"未定案和善变的日报表", NASA将发射的日期再延至1985年的4月。但是,珀金埃尔默的进度持续的每季增加一个月的速率恶化中,时间上的延迟也达到每个工作天都在持续落后中。NASA被迫延后发射日期,先延至1986年3月,然后又延至1986年9月。这时整个计划的总花费已经高达美金11亿7500万。

太空平台系统


  安置望远镜和仪器的太空船是主要工程上的另一个挑战。它必须能胜任与抵挡在阳光与地球的阴影之间频繁进出所造成的温度变化,还要极端的稳定并能长间的将望远镜精确的对准目标。以多层绝缘材料制成的遮蔽物能使望远镜内部的温度保持稳定,并且以轻质的铝壳包围住望远镜和仪器的支架。在外壳之内,石墨环氧的框架将校准好的工作仪器牢固的固定住。

  有一段时间用于安置仪器和望远镜的太空船在建造上比光学望远镜的组合来得顺利,但洛克希德仍然经历了预算不足和进度的落后,在1985年的夏天之前,太空船的进度落后了个月,而预算超出了30%。马歇尔太空飞行中心的报告认为洛克希德在太空船的建造上没有采取主动,而且过度依赖NASA的指导。

地面支持


  在1983年,空间望远镜科学协会(STScI)在经历NASA与科学界之间的权力争夺后成立。空间望远镜科学协会隶属于美国大学天文研究联盟 (AURA),这是由32个美国大学和7个国际会员组成的单位,总部坐落在马里兰州巴尔地摩的约翰·霍普金斯大学校园内。

  空间望远镜科学协会负责空间望远镜的操作和将数据交付给天文学家。美国国家航空航天局(NASA)想将之做为内部的组织,但是科学家依据科学界的做法将之规划创立成研究单位,由NASA位在马里兰州绿堤,空间望远镜科学协会南方48公里,的哥达德太空飞行中心和承包厂商提供工程上的支援。哈勃望远镜每天24小时不间断的运作,由四个工作团队轮流负责操作。

  空间望远镜欧洲协调机构于1984年设立在德国邻近慕尼黑的Garching bei München,为欧洲的天文学家提供相似的支援。

仪器

哈勃太空望远镜 (图片:NASA)
哈勃太空望远镜 (图片:NASA)

  在发射时,哈勃空间望远镜携带的仪器如下:

  广域和行星照相机(WF/PC)
  戈达德高解析摄谱仪(GHRS)
  高速光度计(HSP))
  暗天体照相机(FOC)
  暗天体摄谱仪(FOS)

  WF/PC原先计划是光学观测使用的高分辨率照相机。由NASA的喷射推进实验室制造,附有一套由48片光学滤镜组成,可以筛选特殊的波段进行天体物理学的观察。整套仪器使用8片CCD,做出了两架照相机,每一架使用4片CCD。"广域照相机"(WFC)因为视野较广,在解像力上有所损失,而"行星照相机"(PC)以比WFC长的焦距成像,所以有较高的放大率。

  GHRS是被设计在紫外线波段使用的摄谱仪,由哥达德太空中心制造,可以达到90,000的光谱分辨率,同时也为FOC和FOS选择适宜观测的目标。FOC和FOS都是哈勃空间望远镜上分辨率最高的仪器。这三个仪器都舍弃了CCD,使用数位光子计数器做为检测装置。FOC是由欧洲空间局制造, FOS 则由马丁·玛丽埃塔公司制造。

  最后一件仪器是由威斯康辛麦迪逊大学设计制造的HSP,它用于在可见光和紫外光的波段上观测变星,和其他被筛选出的天体在亮度上的变化。它的光度计每秒钟可以侦测100,000次,精确度至少可以达到2%。

  哈勃空间望远镜的导引系统也可以做为科学仪器,它的三个精细导星传感器(FGS)在观测期间主要用于保持望远镜指向的准确性, 但也能用于进行非常准确的天体测量,测量的精确度达到 0.0003弧秒。

维护任务和新仪器


  早在1979年,哈勃望远镜尚处于蓝图阶段,就已经把进行太空维修纳入可行性设计之中。按照设计方案,望远镜上共有50余种元件和设备可在太空中作更换。哈勃望远镜拥有5台主要的科学观测仪器,包括两台照相仪,两台光谱仪和一台高速光度计。每台设备都设计成相互独立的组装插件,可以分别或同时进行观测,也可以单独被撤换而不影响其它仪器。

  哈勃望远镜频频“遇险”,于是美国国家航空航天局在1993年12月对其作了为期12天的太空维修。7名机组人员带着7吨重的各种器材,于12月2日搭乘“奋进号”航天飞机驶入太空。此次太空之旅的意义非比寻常,不但是要修好望远镜,矫正哈勃望远镜的“视力”,更重要的是可以检验人类在太空里从事高难度操作的能力,也为今后空间城的建造积累宝贵的经验。

  “奋进号”启程3天之后与哈勃相会。首先,宇航员用机械臂把哈勃望远镜抓入飞船的敞开式货舱中。在随后几天激动人心的紧张“手术”中,数位宇航员轮番步入太空,依照事先周密的安排和演练,有条不紊,精心根治哈勃望远镜的诸多病患,终于“妙手回春”,全面恢复了望远镜原设计的科学能力。在修复过程中,更换了哈勃望远镜的两台陀螺仪和太阳能电池翼板上的驱动控制部件,解决了望远镜空间定向的稳定性问题。矫正望远镜主镜的像差是此次成败的关键,宇航员们为哈勃望远镜新装了"光学矫正替换箱",就仿佛给翳障迷蒙的近视眼配上一副“矫光眼镜”,使其重现清明。在科学仪器方面,换装上一台加州喷气推进实验室制作的新一代的广角行星照相仪,令望远镜的天文观测能力如虎添翼。此外,宇航员还安装了新的计算机存储器,进一步改善了电脑的使用效率。在与地面环境迥然不同的外层空间进行如此复杂而精细的工程维修,显示出人类在空间中从事高难度活动的能力,堪称科技史上的伟大创举。诚如美国国家航空航天局的主管韦勒博士所言:“这次(维修)飞行无论成功与否,都将名存史册”。
在哈勃第一次维修任务中工作的太空人
在哈勃第一次维修任务中工作的太空人

第一次维护任务


  在设计上,哈勃空间望远镜必须定期的进行维护,但是在镜子的问题明朗化之后,第一次的维护就变得非常重要,因为太空人必须全面性的进行望远镜光学系统安装和校正的工作。被选择执行任务的七位太空人,接受近百种被专门设计的工具使用的密集训练。由奋进号在1993年12月的STS-61航次中,于10天之中重新安装了几件仪器和其他的设备。

  最重要的是以COSTAR修正光学组件取代了高速光度计,和广域和行星照相机由第二代广域和行星照相机与内部的光学更新系统取代。另外,太阳能板和驱动的电子设备、四个用于望远镜定位的陀螺仪、二个控制盘、二个磁力计和其他的电子组件也被更换。望远镜上携带的计算机也被更新升级,由于高层稀薄的大气仍有阻力,在三年内逐渐衰减的轨道也被提高了。

  1994年1月13日,美国国家航空航天局宣布任务获得完全的成功,并显示出许多新的图片。这次承担的任务非常复杂,共进行了五次航天飞机船舱外的活动,它的回响除了对美国国家航空航天局给予极高的评价外,也带给天文学家一架可以充分胜任太空任务的望远镜。

  后续的维修任务没有如此的戏剧化,但每一次都给哈勃空间望远镜带来了新的能力。

第二次维护任务


  第二次维护任务由发现号在1997年2月的STS-82航次中执行,以空间望远镜影像摄谱仪(STIS)和近红外线照相机和多目标分光仪(NICMOS)替换掉戈达德高解析摄谱仪(GHRS)和暗天体摄谱仪(FOS);以一台新的固态记录器替换工程与科学录音机,修护了绝热毯和再提升哈勃的轨道。近红外线照相机和多目标分光仪包含由固态氮做成的吸热器以减少来自仪器的热噪声,但在安装之后,部分来自吸热器的热扩散却意料之外的进入光学挡板,这额外增加的热量导致仪器的寿命由原先期望的4.5年缩短为2年。

第三次维护任务(3A)


  在六台陀螺仪中的三台故障之后(第4台在任务之前几个星期故障,使望远镜不能胜任执行科学观察),第三次维护任务仍然由发现号在1999年12月的STS-103航次中执行。在这次维护中更换了全部的六台陀螺仪,也更换了一个精细导星传感器和计算机,安装一套组装好的电压/温度改善工具(VIK)以防止电池的过热,并且更换绝热的毯子。新的计算器是能在低温辐射下运作的英特尔486,可以执行一些过去必须在地面处理的与太空船有关的计算工作。

第四次维护任务(3B)


  第四次维护任务由哥伦比亚号在2002年3月的STS-109航次中执行,以先进巡天照相机(ACS)替换了暗天体照相机(FOC),并且查看了冷却剂已经在1999年耗尽的近红外线照相机和多目标分光仪(NICMOS)。更换了新的冷却系统之后,虽然还不能达到原先设计时预期的低温,但已经冷到足以继续工作了。

  在这次任务中再度更换了太阳能板。新的太阳能板是为铱卫星发展出来的,大小只有原来的三分之二,除了可以有效的减少稀薄大气层带来的阻力,还能多供应30%的动力。这多出来的动力使得哈勃空间望远镜上所有的仪器可以同时运作,并且因为较为柔软,还消除了老旧的太阳能板因为进出阳光照射区域会产生震动的问题。为了改正继电器迟滞的问题,哈勃的配电系统也被更新了。这是哈勃空间望远镜升空之后,首度能完全的应用所获得的电力。其中影响最大的两架仪器,先进巡天照相机和近红外线照相机和多目标分光仪,在2003至2004年间共同完成了哈勃超深空视场。

最近的维护任务(SM4)


  最近一次的哈勃维修任务原本安排在2008年8月,太空人将更换新的电池和陀螺仪。更换精细导星传感器(FGS)并修理空间望远镜影像摄谱仪(STIS)。他们也会安装二架新的仪器:宇宙起源频谱仪和第三代广域照相机,但是可能不会重置或替换先进巡天照相机。然而美国国家航空航天局于2008年9月宣布哈勃空间望远镜上的数据处理系统出现严重故障,无法正常存储观测数据并传回地球,而且哈勃太空任务高度与国际太空站距离十分远,太空人在紧急情况下未能找到有效安全避难处,这使得维护哈勃望远镜变为一项极度危险的任务。经过美国国家航空航天局考虑后,因此原定的维修任务将推迟于2009年5月12日之后,由亚特兰提斯号航天飞机进行代号为STS-125航次任务。更会以另一艘航天飞机于发射台待命以为安全之计。而这将会是哈勃空间望远镜最后一次的维护任务,会将哈勃空间望远镜的寿命延长至2013年后。届时发射的詹姆斯·韦伯空间望远镜能接续哈勃空间望远镜的天文任务。但若任务失败的话,哈勃空间望远镜将于2010年坠入大气层报销。

  美国东部时间2009年5月11日14点01分,美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空。在此次太空之旅中,机上的7名宇航员通过5次太空行走对哈勃太空望远镜进行了最后一次维护,为其更换了大量设备和辅助仪器,进行了脱胎换骨的维护更新。这些更新主要包括:以新的第三代广域照相机(WFC3)取代WFPC2;安装新的宇宙起源频谱仪(COS)、取回该处的COSTAR光学矫正系统;修复损坏的先进巡天照相机(ACS);修复损坏的空间望远镜影像摄谱仪(STIS);替换损坏的2#精细导星传感器(FGS);更换科学仪器指令和数据处理系统(SIC&DH);更换全部的电池模组;更换所有的6个陀螺仪和3组定位传感器(RSU);更换对接环、安装全新的绝热毯(NBOL)、补充制冷剂等等。

  美国东部时间2009.5.19 08:57,女宇航员梅甘·麦克阿瑟用“阿特兰蒂斯”号航天飞机上机械臂将哈勃放出货舱。这次维护不但全方位提高了哈勃望远镜的观测性能,而且可望使其服役期最少延长至2014年。美国国家航空和航天局将对望远镜展开测试,计划9月公布哈勃维修后拍摄的首批照片。由于这次行动风险极高,宇航局还布置“奋进”号航天飞机待命,随时准备上天“营救”。2009.5.24星期天早晨,“阿特兰蒂斯”号航天飞机安全降落在爱德华空军基地(因天气原因,降落被延迟了3天并最终没有直接降落在肯尼迪中心航天飞机专用机场)。

  WFC3的第一张照片已经于2009.7.24公布,拍摄的是木星最新的撞击痕迹,最后的精细校准继续进行,到2009.10.20,除了NICMOS外,哈勃的主力科学仪器都已经投入紧张的科研工作。

  哈勃SM4任务是NASA规划的最后一次维修任务,预计在2014年开始,詹姆斯.韦伯太空望远镜(JWST)将发射升空,并逐步接替哈勃的工作。但是,哈勃在可见光通道尤其是紫外通道的观测能力,是无可替代的。

重要的发现


哈勃最著名的影像之一:在老鹰星云内诞生恒星的“创生柱”
哈勃最著名的影像之一:在老鹰星云内诞生恒星的“创生柱”
  哈勃帮助解决了一些长期困扰天文学家的问题,而且导出了新的整体理论来解释这些结果。哈勃的众多主要任务之一是要比以前更准确的的测量出造父变星的距离,这可以让我们更加准确的定出哈勃常数的数值范围,这样才能对宇宙的扩张速率和年龄有更正确的认知。在哈勃升空之前,哈勃常数在统计上的误差估计是50%,但在哈勃重新测量出室女座星系团和其他遥远星系团内的造父变星距离后,提供的测量值准确率可以在10%之内。这与哈勃发射之后以其他更可靠的技术测量出来的结果是一致的。

  哈勃也被用来改善宇宙年龄的估计,宇宙的未来也是被质疑的问题之一。来自高红移超新星搜寻小组和超新星宇宙论计划的天文学家使用望远镜观察遥远距离外的超新星,发现宇宙的膨胀也许实际上是在加速中。这个加速已经被哈勃和其他地基望远镜的观测证实,但加速的原因目前还很难以理解。经由哈勃空间望远镜的观测资料,宇宙的年龄是137亿年。

  由哈勃提供的高解析光谱和影像很明确的证实了盛行的黑洞存在于星系核中的学说。在60年代初期,黑洞将在某些星系的核心被发现还只是一种假说,在80年代才鉴定出一些星系核心可能是黑洞候选者的工作,哈勃的工作却使得星系的核心是黑洞成为一种普遍和共同的认知。哈勃的计划在未来将着重于星系核心黑洞质量和星系本质的紧密关联上,哈勃对星系中黑洞的研究将在星系的发展和中心黑洞的关连上产生深刻与长远的影响。

  休梅克-李维9号彗星在1994年撞击木星对天文学家是一件很意外的事,幸运的事发生在哈勃完成第一次维护修好光学系统之后的几个月。因此,哈勃所获的的影像是自从1979年航海家二号飞掠木星之后最为清晰的影像,并且很幸运的对估计数个世纪才会发生一次的彗星碰撞木星的动力学事件,提供了关键性的学习机会。它也被用来研究太阳系外围的天体,包括矮行星冥王星和阋神星。

哈勃太空望远镜将何去何从


  哈勃太空望远镜是人类有史以来最大、最精确的天文望远镜,这位孤独的观测者在太空中默默奉献,让全人类领略到了宇宙的奇观美景。

  从哈勃望远镜搭乘“发现”号航天飞机升入太空的那一刻起,整整16年过去了。在这16年中,哈勃至少环绕了地球轨道8.8万圈,拍摄了75万张外层空间和地球照片。

巡天遥看一千河,哈勃成为天文史上永远的里程碑


  哈勃太空望远镜是人类有史以来最大、最精确的天文望远镜,这位孤独的观测者在太空中默默奉献,让全人类领略到了宇宙的奇观美景。

  感谢哈勃,它让科学家们观测到了宇宙的确在迅速膨胀,从而证明了“宇宙大爆炸”的理论。根据哈勃拍摄的照片,科学界还对宇宙的年龄进行了长期的讨论,现在估计是137亿年。哈勃还是研制其他更先进的太空望远镜的基础,没有哈勃就没有詹姆士·韦伯。

  感谢哈勃,它让科学家们见到了彗星撞击木星的奇景,见到了新星的诞生、老星的死亡,证实了超级黑洞的存在,了解了星系的形成和演化。在它的帮助下,科学家们还发现了一种存在于宇宙中的新能量形式——暗能量(dark energy)。

  哈勃太空望远镜堪称人类天文史上永久的里程碑,将为全世界所铭记。

江山代有才人出,哈勃将“何去何从”?


  尽管哈勃能观测到140亿光年范围内的宇宙空间,但它却没法看到自己未来的命运。据预测,哈勃15年的探索之旅可能已经走到了尽头,更新更先进的太空望远镜即将取代这位“探索老将”。

  自从1990年4月25日升空后,宇航员已经对哈勃望远镜进行了4次维修,每次都耗资无数。而随着地基望远镜等技术的迅速发展,要求哈勃“退役”的呼声越来越高。据工程师们分析,哈勃逐日老化的太阳能电池能让它支撑到2007年,那时必须更换新电池和陀螺仪,否则,哈勃将无法继续工作并将陨落。

  然而,美国国家航空航天局(NASA)早就否定了派载人飞船维修哈勃的计划,因为那将耗费4.5亿美元巨资。但最近,航天局的新掌门迈克尔·格里芬表示,他将重新考虑投入10亿美元展开这一维修计划。

  哈勃的继任者是詹姆士·韦伯太空望远镜,这是新一代的太空望远镜,其内置的红外设备会使科学家们观测到更远的星系。韦伯将于2011年搭乘航天飞机进入太空,因此科学家们希望美国航空航天局能派宇航员对哈勃进行第五次维修,使哈勃能等到韦伯“前来接班”。

太空维修宇航员评哈勃最佳照片


  据美国宇航局太空网报道,本周将飞往哈勃太空望远镜的7名美国宇航局宇航员都很幸运将有机会近距离欣赏这台寿星级望远镜的风采,这也为他们执行此次重要的轨道修复任务增添了些许动力。

 
老鼠和宇航员
老鼠和宇航员
 5月11日,指挥员斯科特·奥特曼和他的机组成员将搭乘“亚特兰蒂斯”号航天飞机升空,飞往哈勃望远镜,为这个标志性的望远镜做第5次也是最后一次检修。为期11天的任务将包括5次太空行走和多处空前的修复,这次任务将让哈勃的工作延长到至少2014年。最近,奥特曼和他的机组成员拿出一段时间,评出了自己心目中的最佳哈勃太空照片。

老鼠和宇航员


  在这些哈勃传给地球的堆积如山的照片中,奥特曼最喜欢那张两个星系正互相拉扯着的照片,星系的绰号为“老鼠”。这张照片拍摄于2002年,就在美国宇航局最近的哈勃维修任务STS-109刚结束的时候。照片显示两个星系——其中一个拖着长长的尾巴(“老鼠”星系因此得名)——在距离地球约3亿光年的后发星座内互相拉扯着。

  奥特曼说:“光想想一下那里的情景就让我兴奋不已。”他称,这两个星系后有大约1500个其他遥远星系,每个星系有大约10亿颗恒星。他说:“你不禁开始想,这是夜空中一根吸管大小的地方,这中间的天体数量多得超乎我们想象,包括很多其他星系,每个星系中有数十亿恒星。我就想,哦,这是我们居住的一个好地方。”哈勃使用那时还很新的高级巡天照相仪拍下了这张照片,现在这个照相仪正等待修复。
“猫眼”的凝视
“猫眼”的凝视

“猫眼”的凝视


  “猫眼”星云的照片是“亚特兰蒂斯”航天飞机驾驶员乔治·约翰逊的最爱,“猫眼”是一个遥远的行星状星云,“猫眼”星云是哈勃望远镜1994年最先拍到的天体。约翰逊说:“显然,我们1990年发射哈勃,1993年和1994年安装光学装置,于是,人们发现了我们银河系之外的这个星云,这张照片令人惊异。”

一张看不到的照片
一张看不到的照片
  猫眼星云也叫NGC 6543星云,位于距离地球约3000光年的天龙星座内。恒星以每1500年为一间隔渐渐喷射出它自身大部分质量,这些抛射出来的物质就形成了猫眼星云周围的气体外壳。

一张看不到的照片


  美国空军上校迈克尔·古德最喜欢的是显示哈勃超深空区的照片。古德是在这次即将到来的哈勃修复任务中进行太空行走的4名成员之一。这张照片哈勃望远镜在2003年9月和2004年1月间轨道运行400圈才合成的,哈勃超深空区含约1万个星系,是天炉座的一小部分。这张照片上显示的星系是宇宙大爆炸后7亿年刚形成的星系。古德说:“它或许不是这里最美的照片。但它是让我震撼的一张照片,我认为,如果看到宇宙的样子,那一定相当有趣,相当震惊。”

  但是随着发射日期的临近,古德最近称,他对哈勃的敏锐有了新的期待。他说:“现在,我的答案将是下张照片,是我们离开后哈勃传回来的照片,那将是我的最爱。”

哈勃图书馆


  航天飞机机械手专家梅根·迈克亚瑟将使用“亚特兰蒂斯”号航天飞机的机械臂把哈勃拉离轨道进行可能的修复。迈克亚瑟曾表示,她也喜欢这些照片中的超深空区和猫眼星云。但是,她补充说,哈勃望远镜照相机在过去19年收集到的数据和图像的价值比区区一张快照大得多。最近她告诉记者:“我认为,我看到的几乎每一张照片都是我的最爱,它们都让我感到震撼。我真的选不出哪一张来。”
太空中的蝌蚪
太空中的蝌蚪

太空中的蝌蚪


  哈勃太空望远镜维修项目的首席科学家约翰·格伦斯费尔德是哈勃的老朋友了,进行过5次太空飞行,3次哈勃之旅,他称,最走进他心扉的照片是2002年拍到的两个星系相撞的照片,蝌蚪星系也叫UGC 10214星系,这张照片是蝌蚪星系比一个较小的星系撞击后哈勃拍到的,它那条引人注目的“尾巴”长达28万光年。这张照片是哈勃2002年维修后第一次公布的照片之一,格伦斯费尔德
柱状星云
柱状星云
还参与了这次维修。格伦斯费尔德说:“它是我们上次安装高级巡天照相机之后哈勃传回来的第一批照片之一。”本月,格伦斯费尔德将进行5次太空行走的3次来升级哈勃望远镜。他说:“我期待这次任务后早期公布的照片。”

柱状星云


  经验丰富的宇航员、哈勃维修人员迈克尔·马斯米诺把柱状星云选为是哈勃望远镜最重要的发现。与老鼠星系和蝌蚪星系一样,柱状星云也是2002年哈勃STS-109维修任务后首批公布的照片之一,马斯米诺和格伦斯费尔德以及奥特曼都参加了这次任务。

 
宇宙喷泉
宇宙喷泉
 柱状星云也叫NGC 2264星云,位于距离地球2500光年的麒麟星座内,它的这一绰号来自照片上它的圆锥形外观。柱状星云很大,长度延伸7光年,但是,在这张2002年公布的哈勃照片上只有它的上部,为2.5光年。马斯米诺说:“我喜欢它,因为它很美,还因为是我放对了照相机。哈勃所有部件都能正常工作,我们却没有休息片刻,我们最后总结,我们在STS-109任务中做的工作很棒。”

哈勃生日的快照


  以前安德鲁·福斯泰认为,爱斯基摩星云和蚂蚁星云的照片是哈勃拍摄的他最喜欢的照片,但是,上个月美国宇航局公布了宇宙喷泉照片后,他变卦了,“宇宙喷泉”是哈勃望远镜的“大视场照相机2”拍到的庆祝哈勃19岁生日的照片。照片显示3个相互影响的星系,形成了喷泉状的星系群,这个星系群被称作Arp 194。它位于距离地球约6亿光年的仙王星座内。

  福斯泰称,他对这张照片的印象很深,它看起来象一个宇宙问号或者喷泉。以致于他立刻把这张照片设置成自己的电脑桌面墙纸。他说:“它相当壮观,我认为,它是哈勃问我们下一步如何进行的方式。我也很期待看到接下来是什么样。”

 

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