设为首页

收藏本站

  JAAS协会首页天文知识天文器材活动图片协会简介协会动态入会申请天文台站联系我们星友留言论坛

 

“哈勃”空间望远镜十五年历程

       

    1990年4月25日,“哈勃”空间望远镜由“发现”号航天飞机将它送入地球轨道,从此,人类摆脱了地球大气束缚,开始了孜孜不倦的巡天历程。15年来,“哈勃”空间望远镜为我们传回了大约7.5万张高质量的精美图片,而这些图片所展现的是我们似曾相识但更多是陌生的宇宙图景。正如哥伦布当年曾想寻找通往东方的道路,却意外地发现新大陆一样,今天的“哈勃”空间望远镜也意外地发现了许多人类未曾想象过的天文现象,它在天文发展史上展开了新的一页,给人类认识宇宙带来新的飞跃。

  “哈勃”空间望远镜是美国航空航天局(NASA)与欧洲航天局(ESA)的合作计划,以美国天文学家埃德温. 哈勃(1889-1953)的名字命名,主要目标是建立一个能长期在太空中进行观测的轨道天文台。空间望远镜的概念最早出现1940年,70年代与80年代进行设计与建造,90年代发射升空,开始进行观测迄今。

  “哈勃”空间望远镜全长12.8米,镜筒直径4.27米,重11吨,由光学部分、科学仪器和辅助系统三部分组成。太阳能电池帆板和抛物面通讯天线,从镜筒的中间部分伸出。光学部分是“哈勃”的“心脏”,它采用卡塞格林反射系统,由两个双曲面反射镜组成,一个是口径2.4米的主镜,另一个是装在主镜前约4.5米处的口径为0.3米的副镜。该系统能接收波长短至1毫米的电波,装在主镜焦平面上的科学仪器共有8台,都做成插入式的,更换十分方便。目前的科学设备是宽视场行星照相机、暗弱天体照相机、红外照相机和多目标摄谱仪、戈达德高分辨率摄谱仪、高速高度计以及三台精密的制导传感器。

  “哈勃”运行于600公里高的地球上空,摆脱了地球大气对天文观测的一切干扰,因此,它的威力远远超过地面上的所有光学望远镜。美国帕洛马山天文台的5米反射镜可观测到数十亿光年之遥的天体;“哈勃”的口径虽然只有2.4米,但是却能观测到140亿光年之遥的天体。5米反射镜只能看到暗至23等的星星,相当于看到3公里之外一支蜡烛的亮度;而“哈勃”能观测到暗至29等的暗弱天体,相当于看到500公里之外一只蜡烛的光。更为重要的是“哈勃”提供的图像比地面观测到的清晰10倍。

  由于NASA最初将“哈勃”设计成一个永久性的太空观测站,但又无法保证“哈勃”上的仪器不会损坏,所以NA SA计划了一系列定期的维护任务。

  1979年的最初计划是每隔五年将“哈勃”空间望远镜载回地球维护一次,然后再重新发射送回轨道,并且每隔两年半在太空中进行一次维护,因此将仪器的耐久性与精密度限制约为两年半。1985年,考虑到污染与结构的负载而取消原先将“哈勃”召回地球的计划,NASA认为在轨道上进行维护工作应该至少可以维持“哈勃”15年的寿命,于是决定每三年进行一次“哈勃”的太空维护任务。

  自1990年4月发射升空以来,已在轨道上成功地进行过三次维修和改进。“哈勃”多灾多难,升空伊始,就患上了“近视眼”---由于磨镜时发生1.3毫米的误差,导致望远镜不能正确对焦。第一次空间大“会诊”,由“奋进”号航天飞机于1993年执行,给已经高度近视的主镜戴上了“眼镜”,校正了视力,并且加装了一种新的摄像机和其他一些加强性部件。

  第二次空间大“会诊”由“发现”号航天飞机于1997年执行,最主要的一个维修项目就是给它加装了一种新的仪器,把“哈勃”的视力从原来的可见光和紫外光的较短波段,扩展到电磁波谱的红外部分,从而大大增强了它的观测能力。

  第三次空间大“会诊”刚刚完成于1999年12月,由“发现”号航天飞机执行。“哈勃”于去年11月13日因 6枚陀螺仪中的4枚发生故障而停摆,所有的科学观测工作全部中断。这次任务除了更换陀螺仪外,还更新了电脑、无线电收发器和数据记录器。这些价值共7000万美元的新设备,保证了“哈勃”能源源不断地发回令人惊叹的宇宙图像。

    自2003年哥伦比亚号航天飞机失事后,对“哈勃”的维修一直没有进行,据美国宇航局局长奥基夫16日宣布,今后将不再派宇航员乘坐航天飞机上天去维修“哈勃”太空望远镜。“哈勃”的前途渺茫,令人担忧。

  自1990年以来,“哈勃”空间望远镜已环绕地球运行了58400圈,连接起来有24.135亿公里,这个距离相当于到太阳走8个来回。在这10年当中,科学家利用“哈勃”进行了33万次探测,探明了1.4万个天体目标。“哈勃”每天产生3~5千兆字节数据,足以装满一台典型的家庭电脑。科学家根据“哈勃”的观测成果,已经发表了2651篇科学论文。

  概括起来说,“哈勃”的辉煌成果有如下几个方面:

  加深了对星系形成的理解虽然很多遥远的星系用地面望远镜也能发现,但是“哈勃”有足够的分辨率在光学上展示它们是怎样演化的,“哈勃”所显示的漂亮的星系结构,我们几乎不可能用别的方式得到。

  宇宙年龄的测定通过对造父变星观测测定“哈勃”常数,由此来确定宇宙的大小,从而给出一个有关我们生存的宇宙的假想年龄。一般认为现在我们知道的“哈勃”常数的误差在10%,但是仍有一些人怀疑这个主张,虽然他们只是少数。这个测量是最重要的年代基准。在没有被另一个或两个方法检验之前,这个问题还不能完全解决。

  证明星系中有黑洞我们已经证实在星系中包含了大量的黑洞,这个结果并不惊人,但是仍被看成是里程碑的成果。

  活动星系的研究活动星系的发射线气体是研究活动星系的重要手段,它显示了活动星系的化学组成。但是,当黑洞吸入物质的时候,黑洞周边也喷出气体,包围附近的气体和尘埃云,这个环境使得星系核的谱线很难解读。自60年代发现活动星系核以来,这一直是天文学最重要的问题之一。

  类星体的研究类星体非常遥远,被认为是宇宙中最遥远的天体,它们的光通过途中的介质传播给我们。地球大气阻挡很多关键的波长。而这些波长可以帮助天文学家证实宇宙曾有过不同的演化阶段。利用“哈勃”我们已经探察了宇宙的结构。 “哈勃”能比任何别的望远镜都更精确地描绘出宇宙的“地图”。

  星际介质的化学结果星际介质的许多谱线在紫外部分,从地面无法测定,而“哈勃”则可以测定所有的谱线,而且做得很好。

  恒星周围尘埃盘的研究“哈勃”对年轻恒星周围的喷气和尘埃盘的研究取得了出乎意料的成果。它拍摄的尘埃盘的照片,帮助理解行星演化的许多细节。“哈勃”并没有为这项研究做什么特殊的工作,仅仅由于它极好的分辨率,它已经成为探索喷气和尘埃盘的极好工具。

  恒星演化的研究“哈勃”增加了我们有关恒星生命历程的知识,一颗恒星怎样蜕化演变成一颗白矮星、中子星或黑洞。

  在“哈勃”10周年时,美国航空航天局举办了一系列庆祝活动。美国邮政局于4月10日在戈达德航天中心的一项庆祝仪式上新发行了一套五枚的纪念邮票,主题分别为“哈勃”在过去10年中所拍摄的老鹰座星云、环状星云、礁湖星云、蛋状星云和星系NGC-1316。

  2005年4月24日,哈勃迎来了15岁的生日。恰恰就在这段时期,“哈勃”似乎“返老还童”,到了高产期,发回的观测数据使科学家们对宇宙的研究不断取得突破性进展。

    虽然立下了汗马功劳,但哈勃的最终命运可能还是被“抛弃”。由于维修费用昂贵,加上宇航员生命面临危险,美国政府和NASA的一 部分人早早就产生了放弃“哈勃”的想法。2004年,美国正式坦言,将放弃拨款维修哈勃望远镜,这一说法一经发出,立刻引起了天文 界的强烈反对。许多天文专家和爱好者都争论说,哈勃对天文学做出的贡献可谓功垂千秋,应该让哈勃重获生命、继续工作。但是,NA SA这次似乎是吃了秤砣铁了心,坚持不派宇航员上天保养哈勃。

    预计哈勃很可能在2007年或2008年结束任务“退役”。退役后,哈勃将“寿终正寝”。届时,NASA将发射一个控制器附着到“哈勃”上,启动动力控制将“哈勃”推离轨道,最终让它坠落大海。而在坠落过程中,哈勃望远镜的绝大部分都会因与大气摩擦产生而烧毁,剩余部分则会在控制下沉入大海、与世永辞。

 

 

感谢国家天文台LAMOST项目之宇宙驿站提供网络空间

您有任何意见或建议,请给我们来信(E-mail):jmstwxh@126.com

      本站由佳木斯市天文协会主办,由协会郭云峰(haidi0501@126.com)制作 维护    最近更新日期:21/04/2008