30 歲的哈勃空間望遠鏡

■木 子/整理

30 年前，一位來自地球的“不速之客”奔向宇宙，它獨自遨游在黑暗的太空，以拍攝絢爛多彩的星云聞名，它的名字叫哈勃空間望遠鏡（以下簡稱哈勃）。

今年的4 月24 日是哈勃30 歲的生日，為了給它慶生，英國廣播公司（BBC）特別拍攝了紀錄片《哈勃三十年：揭示宇宙奇觀》，帶領(lǐng)大家走進哈勃的世界。

雖然在很多人眼中，哈勃是人類歷史上最成功的望遠鏡：它一天能繞地球15～16 圈，30 年間對宇宙進行了150 多萬次的觀測，許多科學家的發(fā)現(xiàn)成果都離不開它……但其實，它一度是世界科學界里“最大的笑話”。

◇ 哈勃的誕生 ◇

早在1968 年，美國國家航空航天局（NASA）就產(chǎn)生了在軌道上放置一架太空望遠鏡的想法，因為在太空中 開展觀測任務(wù)能比在地面上獲得更多的信息。然而，NASA 最初申請預算的過程并不順利，因為要建造一架口徑三米的太空望遠鏡，花費必然不菲。美國國會對此提出了諸多質(zhì)疑，并打算取消建造空間望遠鏡的預算。

后來，在美國天文學家們的極力游說以及歐洲空間局（ESA）的幫助下，這一計劃得以實施。為此，ESA 獲得了不少于15%的觀測時間。

為紀念在20 世紀初發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹的天文學家愛德文·哈勃，該望遠鏡被命名為哈勃空間望遠鏡。

哈勃空間望遠鏡

在集結(jié)了無數(shù)世界頂尖科學家的心血、耗時20 多年后，1990 年4 月24 日，哈勃在美國肯尼迪航天中心由“發(fā)現(xiàn)者”號航天飛機成功發(fā)射。

然而，升空后不久，一個棘手的問題擺在了大家面前：哈勃傳回來的第一張照片由于對焦不準，非常模糊。當時美國的各大媒體都報道了這一新聞，NASA 顏面盡失，舉國一片嘲諷。

◇ 五次維修 ◇

科學家們討論、研究后決定，派遣宇航員去太空為哈勃裝一個光學矯正系統(tǒng)。1993 年12 月2 日，7 名宇航員搭乘“奮進”號航天飛機來到太空，為哈勃“動手術(shù)”。經(jīng)過這次維修之后，哈勃拍出的圖片的分辨率比設(shè)計之初預想的還要好。

在接下來的時間里，哈勃取得了一系列的重大天文成果，比如，拍下了有史以來“最瘋狂的彗星”——舒梅克-列維彗星撞擊木星的畫面，以及初生的星系和恒星誕生的過程等。

1997 年，在進行了第二次升級維修后，哈勃又解決了當時天文界最大的課題——黑洞。通過觀測和掃描，科學家在一個代號為M84的星系中測量到了一個黑洞的質(zhì)量，足足有太陽的3 億倍。

兩年之后，哈勃上的六臺陀螺儀有四臺都出現(xiàn)了故障，望遠鏡自動進入休眠狀態(tài)。于是，1999 年12 月，宇航員們再次搭乘航天飛機進入太空進行第三次維修工作，還為其更換了一臺計算機，提高了它的運行速度。

2003 年第四次維修后，NASA 傳來噩耗——“哥倫比亞”號航天飛機在返回地球時解體，機上7名宇航員全部喪生。

考慮到航天飛機的安全性，NASA宣布暫時放棄對哈勃的第五次維修計劃。

然而，宇航員以及科研人員都希望可以再次維修哈勃，讓其繼續(xù)發(fā)揮余熱。最終，NASA 在2009 年對哈勃進行了最后一次維修。

◇ 哈勃的發(fā)現(xiàn) ◇

哈勃是人類天文觀測史上的一道分水嶺，自從它升空后，人類見識到了數(shù)千年來都不曾見過的宇宙。

在1997年的第二次維修任務(wù)中，一位宇航員正在移除哈勃空間望遠鏡上的高分辨率光譜儀

迄今為止，哈勃研究的宇宙物體已超過40 000 個，那些無法通過肉眼捕獲的珍貴場景進一步讓我們明白，地球不是太陽系的中心，更不是宇宙的中心。不同于一般的地面望遠鏡，被置于地球大氣之上的哈勃能捕獲到更清晰的太空圖像，如極具代表性的M16 鷹狀星云圖像。

在哈勃的觀測下，宇宙的年齡從10多億年擴展到200 多億年的范圍，并精確到138 億年左右。在時間的遞進過程中，造父變星（變星的一種，它的光變周期——即亮度變化一周的時間——與它的光度成正比，因此可用于測量星際和星系際的距離）會有規(guī)律地發(fā)生明暗變化，科學家們可以根據(jù)哈勃觀測到的數(shù)據(jù)確定恒星的距離。

哈勃還證實了宇宙中有超大質(zhì)量黑洞的存在，它們普遍存在于大多數(shù)星系之中。通常情況下，超大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量可達到太陽質(zhì)量的100 萬至100 億倍。

此外，宇宙中的星系會隨著時間遞進而發(fā)生變化，那些處于不同階段的星系之間存在的相互作用則進一步促進了星系的增長和其他變化，這些也是哈勃的重要發(fā)現(xiàn)。

當然，在哈勃運行的30 年中，還有很多可圈可點的探索發(fā)現(xiàn)，如清晰地展示了銀河系中類星體周圍的環(huán)境、對星系團周圍暗物質(zhì)的描繪提供了幫助、發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹加速可能與暗能量有關(guān)、捕獲了超新星爆發(fā)的過程快照、見證了諸多太陽系事件的發(fā)生等。

科學家說，將哈勃送上太空是人類探索宇宙過程中做的最浪漫的一件事。哈勃就像一部時光機，把千億光年外的宇宙呈現(xiàn)在我們的面前。

雖然目前人類了解到的天文知識只是宇宙的冰山一角，但我們?nèi)匀桓屑す约八袨榇藠^斗的科學家們?yōu)槿祟愃龅呢暙I。

“創(chuàng)生之柱”是哈勃拍攝過的照片中最著名的一張，展示的是老鷹星云內(nèi)圓柱形的星際氣體和塵埃，其中包含著新生的恒星（圖片源自NASA）

2017 年， 天 文 學 家們用哈勃拍攝了NGC 4302（ 左）、NGC 4298（ 右）這兩個漩渦星系（圖片源自NASA）