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哈勃望远镜如何在眼科手术中幸存下来赢得我们的心

这张美国国家航空航天局的照片显示了2009年5月,亚特兰蒂斯号宇航员在第五次也是最后一次大修后将哈勃太空望远镜送入太空。哈勃于1990年4月24日发射升空,并于2010年庆祝了它的20岁生日。

哈勃太空望远镜在太空中存活了20年,“包括对其机械眼、心脏和大脑进行前所未有的手术修复”,成为历史上最受欢迎的天文偶像之一。

但它并不总是太空基础天文学的皇冠上的明珠。事实上,就在1990年4月24日哈勃太空望远镜进入轨道后,它就濒临成为全国性的尴尬。我拿着一面有缺陷的镜子,拍下了模糊的照片,与天文学家所期望的宇宙深处的清晰景象相去甚远。

美国国家航空航天局负责科学的副局长Ed Weiler一开始就在那里。正是他“当时作为哈勃的项目科学家”向媒体和全世界透露了哈勃主镜有一个重大缺陷“由制造误差引起的球面像差”的消息。美国国家航空航天局在1993年准备进行修复任务之前需要三年的时间,但同年12月18日,当哈勃望远镜的第一张新图像到达地球时,威勒也在那里。

那些照片非常清晰。

“这只是一种辩护,”威勒告诉《太空网》,并补充说,这是自两个孩子出生以来,他一生中最能宣泄情绪的时刻。“我们立刻意识到,我们已经抓住了描述。”

哈勃太空手术

美国国家航空航天局和一组航天飞机宇航员所做的是对哈勃望远镜进行有效的眼部手术,哈勃望远镜是一个12 1/2吨重的太空望远镜,在地球上空飞行350多英里(563公里)。这次任务是为了挽救美国国家航空航天局和欧洲航天局建造的一台太空望远镜,该望远镜已发展成为一项为期20年、耗资100亿美元的宇宙探索任务。

修复期间安装了两台新相机,包括拍摄Hubble“许多最著名照片”的宽视场行星相机2(WFPC-2)。你今天可以在华盛顿特区的史密森尼航空航天博物馆看到它们,距离维勒位于美国宇航局总部的办公室只有很短的步行路程。

“我称之为拯救哈勃的相机,”威勒在谈到WFPC-2时说。“可以说,我真的认为它把哈勃望远镜放在了世界地图上。现在能够走到它上面,几乎能触摸到它,真的是太不可思议了。”

新相机通过抵消困扰太空望远镜的球面像差镜缺陷,完全矫正了哈勃的视力。

位于加利福尼亚州帕萨迪纳的美国国家航空航天局喷气推进实验室的WFPC-2首席研究员John Trauger去年在哈勃最后一次飞行前解释道:“当主镜抛光错误时,就会发生球面像差。”“你可以把镜子想象成一个很浅的碗。由于球面像差,它只是有点太浅,有点太平了。”

后来,在制造“泡泡”8英尺(2.4米)的镜子时使用的测试设备出现故障被认为是原因。在随后的维修飞行中,哈勃望远镜上安装的所有水下仪器都是为了在观察宇宙时自动考虑镜子的缺陷。

星光灿烂的遗产

1993年的修复任务挽救了哈勃望远镜,使其免于作为一个巨大的宇宙失败而载入史册。从那以后,围绕着望远镜拍摄的“在模糊的视觉上跳跃”以及随后拍摄的令人惊叹的照片的戏剧性事件“一直深受科学家和公众的喜爱”。

哈勃望远镜揭示了宇宙中无数的奥秘,包括超大质量黑洞、暗物质和暗能量,以及我们以外行星系统的存在。

轨道天文台还帮助改写了天文学教科书,并表明恒星在宇宙开始后形成的时间比以前想象的要早得多,形成地球及其太阳系等行星的过程相对常见。威勒就是其中之一,他非常激动。

他说:“我一直喜欢那些表明我们人类并不知道我们认为我们知道的每一件事的东西。”

哈勃望远镜还回顾了137亿年前宇宙诞生后的60万年。尽管如此,它的寿命甚至让它的创造者都感到惊讶。

威勒说:“如果你在1990年告诉我,哈勃望远镜将完成我们承诺的一切,‘我们将远远超越这些能力,超越15年,达到20年,可能还有25年或30年的时间可以期待,我会告诉你,我们正在服用很好的药物。”

威勒在新书《哈勃:时空之旅》中加入了他自己对哈勃望远镜的看法,该书于本月上映,紧接着IMAX的新片《哈勃3D》记录了太空望远镜的遗产和最终检修。

专为空间维修而设计

哈勃望远镜是美国国家航空航天局的第一个太空大天文台。它是以著名天文学家Edwin Hubble的名字命名的。

但与随后的太空天文台不同的是,只有Hubblealone是为了让宇航员一次又一次地参观而建造的。总的来说,宇航员们完成了五次哈勃服务任务,“最近一次是在2009年5月”,更换旧的、磨损的部件,安装新的最先进的仪器。

曾三次飞往哈勃(包括最后一次飞行)的前宇航员约翰·格伦斯菲尔德在接受太空网采访时表示:“我手里拿着哈勃。我们都做到了,这是一项巨大的责任。”“第一条规则是‘不要破坏哈勃望远镜’。”

在1993年的第一次维修任务之后,宇航员于1997年、1999年、2002年和2009年返回哈勃望远镜。他们进行了脑部手术以更换旧的主要计算机部件,并进行了心脏机械手术以升级哈勃望远镜的电源和太阳能电池阵列系统。

2003年哥伦比亚号航天飞机和七名宇航员不幸遇难后,美国国家航空航天局发现哈勃的最后一次维修任务风险太大,因此最初取消了该任务。在考虑过派遣机器人来修复哈勃望远镜的想法后,美国国家航空航天局决定派遣最后一名机组人员执行STS-125任务,其中包括格伦斯菲尔德

不是你爷爷的望远镜

在哈勃望远镜的最后一次任务中,格伦斯菲尔德和他的机组人员修复了破损的相机,这些相机从来没有在太空中修复过。宇航员们卸下了数百个小螺丝,从托盖上扯下一根扶手,固定在一个坏掉的仪器上,并进行了五次艰苦的背靠背步行,他们知道如果出现严重问题,他们将不得不等到第二架航天飞机能够发射进行救援飞行。

尽管困难重重,哈勃修复马拉松赛还是取得了圆满成功。2009年夏末,哈勃望远镜的第一张新照片揭示了宇宙壮观的新景象。

随着最后的升级,哈勃望远镜几乎就是一台全新的太空望远镜。美国国家航空航天局官员说,它的新仪器应该使它的威力比发射时大90倍。

“这不像1990年那样是你祖父的望远镜,”威勒说。

自从最后一次离开哈勃望远镜以来,格伦斯菲尔德已经从太空飞行中退役。他离开了美国国家航空航天局的宇航员团队,加入了Hubble在马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所的科学团队,担任副主任。

他说:“每天都是哈勃望远镜,这不是一笔糟糕的交易。”

格伦斯菲尔德说:“哈勃望远镜的观测结果,以及天文学家和科学家从这些观测结果中了解宇宙如何运作的能力,比任何人想象的都要惊人。”

美国国家航空航天局正在研制下一个伟大的太空天文台“詹姆斯·韦伯红外太空望远镜”,计划于2014年发射。威勒和其他天文学家希望哈勃届时仍将保持强大,以便与新的太空望远镜协同工作。”

但目前,威勒说,他计划在家里度过哈勃望远镜的20周年纪念日,很可能是割草,梦想着望远镜所看到的宇宙的遥远部分。当然,他还会想到美国人民,他们使太空望远镜成为可能,然后资助了聚焦其视野的努力,并使宇宙之窗敞开。

威勒说:“正是美国纳税人使Hubble成为可能。”“我感谢他们所能做的一切。”


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