进击的哈勃｜高爽

　　成为哈勃空间望远镜

　　——哈勃是怎样炼成的？

　　1990年4月24日，哈勃空间望远镜发射成功。

　　它以美国天文学家爱德温·哈勃为名，被称为“人类观测宇宙的第一双眼睛”。

　　前段时间微博爆红的活动“你生日那天的宇宙”，其实是NASA为庆祝哈勃服役将满30周年而公布了366张珍贵图像。

　　1609年，意大利科学家伽利略·伽利雷将当时新发明的望远镜用作观测夜空，这一观测决定性地改变了人类对宇宙的理解。

　　而现在，哈勃空间望远镜同样改变着我们对宇宙的基础认知，它所拍摄的照片以及观测数据已经回答了众多科学问题，而新的答案又催生出了更多的问题。

　　了解哈勃的进化论，也就了解了人类探索宇宙的成长史。

　　一切知识与惊奇皆是纯碎喜悦之表达

　　——蔷薇、宇宙和物理之美

　　——斯特凡·克莱因

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　　哈勃执行任务期间，NASA一共对它进行了五次维护，更换、修复和升级了望远镜上的系统，包括2009年之前的五个主要仪器。

　　发射升空后的前三年（即1990年到1993年），哈勃空间望远镜一直在使用有缺陷的镜面观测，拍出来的照片都是虚的，是个“近视眼”。

　　这还是个先天缺陷，是因为磨制主镜片时一个磨具的位置装偏了，导致镜片边缘被多磨掉了2.2微米，大概是头发丝直径的50/1。

　　没办法，NASA在1993年派“奋进号”航天飞机带了7个宇航员去太空给哈勃“治眼”，总共换了11个部件，进行光学改正，这才恢复了高清“视力”。

　　第二次维修发生在1997年2月，由“发现号”在STS-82航次中执行，用空间望远镜摄谱仪(STIS)和近红外线照相机和多目标分光仪(NICMOS)替换了戈拉德高解析摄谱仪(GHRS)和暗天体摄谱仪(FOS)，修护了绝热毯并再提升哈勃的轨道。

　　第三次维修仍旧由“发现号”执行，时间是1999年的12月，由于六台陀螺仪中有三台出现故障，于是将六台陀螺仪全部换新，同时更换了一个精细导星传感器和计算机，安装了一套组装好的电压/温度改善工具(VIK)以防止电池的过热，并更换绝热的毯子。

　　新的计算器是能在低温辐射下下运作的英特尔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)，更换了新的冷却系统和太阳能板。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。

　　最后一次维护在美国东部时间2009年5月11日14点01分，在此次太空之旅中，机上的7名宇航员通过5次太空行走为哈勃更换了大量设备和辅助仪器，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。

　　每一次维修，哈勃都会脱胎换骨般成长。

　　如今的哈勃，可以通过六种仪器观察宇宙：

　　先天巡天相机（ACS）

　　宇宙起源摄谱仪（COS）

　　精细导星传感器（FGS）

　　近红外相机和多目标光谱仪

　　（NICMOS，2008年后设备休眠）

　　空间望远镜成像摄谱仪（STIS，已停止工作）

　　第三代大视场相机

　　（WFCS，可替代大部分NICMOS和STIS的功能）

　　2018年，2018年10月初的时候，哈勃坏了一次，大家都以为它真的要寿终正寝了，没想到NASA放祭出工程师必杀技“拍一拍”，又给修好了，工作至今。

　　哈勃的最终退役时间可能是2030年，甚至是2040年。毫无疑问的是，只要还能工作，哈勃空间望远镜和它的继任者詹姆斯·韦伯空间望远镜就有大量的工作等着去完成。

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　　哈勃空间望远镜可以观测到金星大气上层的云：

　　这张紫色的图像是1995年1月由哈勃空间望远镜拍摄的紫外线波段，当时金星距离地球约7060万英里（合1亿1360万千米）。

　　请注意图中可见的像素块，这意味着这张图像的分辨率很低。这张图像摄于哈勃空间望远镜设备升级以前，因此出现了像素化，金星的轮廓线上出现了锯齿。

　　哈勃空间望远镜记录了木星的大红斑：

　　大红斑是木星上一个持续的高压区域，是木星上最大的风暴气旋，而且这场风暴或许已经刮了超过350年。

　　哈勃的第二代大视场行星照相机拍摄的超新星残骸：

　　一片发着光的星云通常是新的恒星正在诞生的标志。这张图像是大麦哲伦星系中一颗爆炸的超新星的遗迹。超新星爆炸的残骸通常会成为恒星的摇篮。

　　哈勃摄于1998年的环状星云图像：

　　这是哈勃用第二代大视场行星照相机拍摄的图像，视线直接穿过一颗濒死恒星的中心。星云的边缘有长条的团块状物质聚集。

　　图像是用三张黑白图像合成的，每一张图像被重新赋予了不同的颜色：蓝色的中心，是由炽热的氦组成的，围绕着中心濒临死亡的恒星；绿色显示为离子化的氧；而红色部分为离子化的氮气，来自于冷却的气体。

　　这些气体都被来自于明亮的濒死恒星的紫外辐射所激发照亮。

　　由超过520张哈勃拍摄的图像合成的猎户星云：

　　猎户大星云是一个靠近我们太阳系的恒星形成区，位于银河系中。它被归类为H II区域（即电离氢区。）。在这张图像中，有超过3000颗恒星。几颗年轻的巨星发射的紫外线在中心部分

　　开辟出了一片空旷的区域。

　　由哈勃望远镜与斯皮策望远镜叠加成的合并星系：

　　这张展示了两个合并中的星系——II Zw 096的图像。蓝色部分来源于哈勃空间望远镜的远紫外和可见光波段的观测。青色部分则来自于哈勃空间望远镜的近红外波段的观测。橙色部分来自于斯皮策空间望远镜的红外线波段的数据，而红色则来源于它的中红外波段的数据。

　　研究人员发现，这两个星系碰撞所形成的喷流距离它们的中心十分遥远。他们估算在这个星暴星系中，每年都会有约等于100个太阳质量的恒星诞生。

　　哈勃1998年拍摄的星系NGC3079:

　　这张星系NGC3079的图像是哈勃空间望远镜于1998年拍摄的。其中红色的部分表示正在膨胀的气体，蓝色和绿色的部分表示星光。大量形成恒星所需要的气体等物质从这个碟状的星系盘中放射而出，形成了一个巨大的泡泡。

　　最终，这些气体会落回星系盘，并在这一过程中和某些气体云碰撞、压缩然后形成新一代的恒星。

　　哈勃拍摄的这张照片被命名为“宇宙尘兔”：

　　我们经常使用地球上的东西来描述在空间望远镜中看到的太空景象，“尘兔”指的是墙角或者床下聚集的灰尘团块。

　　NGC1316 是一个椭圆星系。这片尘埃云显示出了它自身的多变和复杂，图像中所展现的尘埃带和星团暗示着这个星系是由两个富含气体的星系合并而成的。

　　由哈勃拍摄的棒旋星系NGC1512：

　　星系NGC1512是一个棒旋星系。这张多色合成的图像由哈勃空间望远镜的暗天体摄谱仪（Faint Object Camera，FOC）、第二代大视场行星照相机以及近红外相机和多目标光谱仪经过曝光后得到的。

　　哈勃所观测的矮行星NGC1569：

　　星系 NGC1569 是本星系团中的一个矮星系。它同样有恒星形成活动，但是它内部的恒星诞生速度是银河系的100倍。

　　NGC1569曾被认为是一个孤立的星系，问题是：这个孤立的星系是如何做到有如此高的恒星诞生率的呢？通常，恒星在星系碰撞的时候会大量形成。

　　通过哈勃空间望远镜的观测，天文学家发现，NGC1569 的距离比地面望远镜所测量的要远了1.5倍。在这个新的距离上，它和另一个星系更加接近，而两者之间的相互作用使得恒星得以大量诞生。

　　哈勃提供了小麦哲伦中NGC602a星团的部分数据：

　　在这张图像中，哈勃空间望远镜提供了红、绿、蓝三种颜色的可见光波段数据，钱德拉X射线天文台提供了粉色假彩色的X射线波段数据，斯皮策空间望远镜则提供了红色假彩色的红外线波段数据。

　　小麦哲伦云星系距离银河系大概20万光年远，但仍是一个非常近的星系。它是一个围绕着银河系旋转的小星系。在这个邻近星系中我们可以一窥其他遥远星系中看不到的景象。

　　由哈勃等空间望远镜观测数据合成的PIAO3519：仙后A

　　这是一个超新星残骸，位于仙后座，距离我们大约1万光年。大约320年前，这颗超新星在夜空中肉眼可见。现在，唯一剩下的是一颗勉强可被探测到的中子星。

　　这是一张结合了哈勃以及 NASA 的另外两台空间望远镜的观测数据合成的假彩色图像。斯皮策空间望远镜的红外线数据是红色的，哈勃空间望远镜的可见光数据是黄色的，而钱德拉X 射线天文台的数据是绿色和蓝色的。

　　也许在未来的某一天，哈勃终将葬身于一生深爱的宇宙当中，但它所代表的标志、传奇与时代，将永远被人们铭记。

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　　本文图片及内容节选自《地球与太空2：太空传奇》，记录NASA哈勃望远镜太空探索瞬间全纪录。