哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的歷史可以追溯至1946年天文學(xué)家萊曼·斯必澤(Lyman Spitzer, Jr.)所提出的論文:《在地球之外的天文觀測(cè)優(yōu)勢(shì)》。在文中,,他指出在太空中的天文臺(tái)有兩項(xiàng)優(yōu)于地面天文臺(tái)的性能,。首先,角分辨率(物體能被清楚分辨的最小分離角度)的極限將只受限于衍射,,而不是由造成星光閃爍,、動(dòng)蕩不安的大氣所造成的視象度。在當(dāng)時(shí),,以地面為基地的望遠(yuǎn)鏡解析力只有0.5-1.0弧秒,,相較下,只要口徑2.5米的望遠(yuǎn)鏡就能達(dá)到理論上衍射的極限值0.1弧秒,。其次,,在太空中的望遠(yuǎn)鏡可以觀測(cè)被大氣層吸收殆盡的紅外線和紫外線。
斯必澤以空間望遠(yuǎn)鏡為事業(yè),,致力于空間望遠(yuǎn)鏡的推展,。在1962年,美國(guó)國(guó)家科學(xué)院在一份報(bào)告中推薦空間望遠(yuǎn)鏡作為發(fā)展太空計(jì)劃的一部分,,在1965年,,斯必澤被任命為一個(gè)科學(xué)委員會(huì)的主任委員,,該委員會(huì)的目的就是建造一架空間望遠(yuǎn)鏡。
在第二次世界大戰(zhàn)時(shí),,科學(xué)家利用發(fā)展火箭技術(shù)的同時(shí),,曾經(jīng)小規(guī)模的嘗試過(guò)以太空為基地的天文學(xué)。在1946年,,首度觀察到了太陽(yáng)的紫外線光譜,。英國(guó)在1962年發(fā)射了太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡放置在軌道上,做為亞利安太空計(jì)劃的一部分,。1966年NASA進(jìn)行了第一個(gè)軌道天文臺(tái)(OAO)任務(wù),,但第一個(gè)OAO的電池在三天后就失效,中止了這項(xiàng)任務(wù)了,。第二個(gè)OAO在1968至1972年對(duì)恒星和星系進(jìn)行了紫外線的觀測(cè),,比原先的計(jì)劃多工作了一年的時(shí)間。
軌道天文臺(tái)任務(wù)展示了以太空為基地的天文臺(tái)在天文學(xué)上扮演的重要角色,,因此在1968年NASA確定了在太空中建造直徑3米反射望遠(yuǎn)鏡的計(jì)劃,,當(dāng)時(shí)暫時(shí)的名稱是大型軌道望遠(yuǎn)鏡或大型空間望遠(yuǎn)鏡(LST),預(yù)計(jì)在1979年發(fā)射,。這個(gè)計(jì)劃強(qiáng)調(diào)須要有人進(jìn)入太空進(jìn)行維護(hù),,才能確保這個(gè)所費(fèi)不貸的計(jì)劃能夠延續(xù)夠長(zhǎng)的工作時(shí)間;并且同步發(fā)展可以重復(fù)使用的航天飛機(jī)技術(shù),,才能使前項(xiàng)計(jì)劃成為可行的計(jì)劃,。
軌道天文臺(tái)計(jì)劃的成功,鼓舞了越來(lái)越強(qiáng)的公眾輿論支持,,大型空間望遠(yuǎn)鏡應(yīng)該是天文學(xué)領(lǐng)域內(nèi)重要的目標(biāo),。在1970年NASA設(shè)立了兩個(gè)委員會(huì),一個(gè)規(guī)劃空間望遠(yuǎn)鏡的工程,,另一個(gè)研究空間望遠(yuǎn)鏡任務(wù)的科學(xué)目標(biāo),。在這之后,NASA下一個(gè)需要排除的障礙就是資金的問(wèn)題,,因?yàn)檫@比任何一個(gè)地面上的天文臺(tái)所耗費(fèi)的資金都要龐大許多倍。美國(guó)的國(guó)會(huì)對(duì)空間望遠(yuǎn)鏡的預(yù)算需求提出了許多的質(zhì)疑,,為了與裁軍所需要的預(yù)算對(duì)抗,,當(dāng)時(shí)就詳細(xì)的列出了望遠(yuǎn)鏡的硬件需求以及后續(xù)發(fā)展所需要的儀器。在1974年,,在裁減政府開(kāi)支的鼓動(dòng)下,,杰拉爾德·福特剔除了所有進(jìn)行空間望遠(yuǎn)鏡的預(yù)算。
為回應(yīng)此,,天文學(xué)家協(xié)調(diào)了全國(guó)性的游說(shuō)努力,。許多天文學(xué)家親自前往拜會(huì)眾議員和參議員,并且進(jìn)行了大規(guī)模的信件和文字宣傳。國(guó)家科學(xué)院出版的報(bào)告也強(qiáng)調(diào)空間望遠(yuǎn)鏡的重要性,,最后參議院決議恢復(fù)原先被國(guó)會(huì)刪除的一半預(yù)算,。
資金的縮減導(dǎo)致目標(biāo)項(xiàng)目的減少,鏡片的口徑也由3米縮為2.4米,,以降低成本和更有效與緊密的配置望遠(yuǎn)鏡的硬件,。原先計(jì)劃做為先期測(cè)試,放置在衛(wèi)星上的1.5米空間望遠(yuǎn)鏡也被取消了,,對(duì)預(yù)算表示關(guān)切的歐洲航天局也成為共同合作的伙伴,。歐洲航天局同意提供經(jīng)費(fèi)和一些望遠(yuǎn)鏡上需要的儀器,像是做為動(dòng)力來(lái)源的太陽(yáng)能電池,,回饋的是歐洲的天文學(xué)家可以使用不少于15%的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)時(shí)間,。在1978年,美國(guó)國(guó)會(huì)撥付了36,000,000元美金,,讓大型空間望遠(yuǎn)鏡開(kāi)始設(shè)計(jì),,并計(jì)劃在1983年發(fā)射升空。在1980年初,,望遠(yuǎn)鏡被命為哈勃,,以紀(jì)念在20世紀(jì)初期發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹的天文學(xué)家艾德溫·哈勃。
空間望遠(yuǎn)鏡的計(jì)劃一經(jīng)批準(zhǔn),,計(jì)劃就被分割成許多子計(jì)劃分送各機(jī)關(guān)執(zhí)行,。馬歇爾太空飛行中心(MSFC)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、發(fā)展和建造望遠(yuǎn)鏡,,金石太空飛行中心(GSFC)負(fù)責(zé)科學(xué)儀器的整體控制和地面的任務(wù)控制中心,。馬歇爾太空飛行中心委托珀金埃爾默設(shè)計(jì)和制造空間望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)組件,還有精密定位傳感器(FGS),,洛克希德被委托建造安裝望遠(yuǎn)鏡的太空船,。
望遠(yuǎn)鏡的鏡子和光學(xué)系統(tǒng)是最關(guān)鍵的部分,因此在設(shè)計(jì)上有很?chē)?yán)格的規(guī)范,。一般的望遠(yuǎn)鏡,,鏡子在拋光之后的準(zhǔn)確性大約是可見(jiàn)光波長(zhǎng)的十分之一,但是因?yàn)榭臻g望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的范圍是從紫外線到近紅外線,,所以需要比以前的望遠(yuǎn)鏡更高十倍的解析力,,它的鏡子在拋光后的準(zhǔn)確性達(dá)到可見(jiàn)光波長(zhǎng)的二十分之一,也就是大約30納米,。
珀金埃爾默刻意使用極端復(fù)雜的電腦控制拋光機(jī)研磨鏡子,,但卻在最尖端的技術(shù)上出了問(wèn)題;柯達(dá)被委托使用傳統(tǒng)的拋光技術(shù)制作一個(gè)備用的鏡子(柯達(dá)的這面鏡子永久保存在史密松寧學(xué)會(huì)),。1979年,,珀金埃爾默開(kāi)始磨制鏡片,,使用的是超低膨脹玻璃,為了將鏡子的重量降至最低,,采用蜂窩格子,,只有表面和底面各一吋是厚實(shí)的玻璃。
鏡子的拋光從1979年開(kāi)始持續(xù)到1981年5月,,拋光的進(jìn)度已經(jīng)落后并且超過(guò)了預(yù)算,,這時(shí)NASA的報(bào)告才開(kāi)始對(duì)珀金埃爾默的管理結(jié)構(gòu)質(zhì)疑。為了節(jié)約經(jīng)費(fèi),,NASA停止支援鏡片的制作,,并且將發(fā)射日期延后至1984年10月。鏡片在1981年底全部完成,,并且鍍上了75納米厚的鋁增強(qiáng)反射,,和25納米厚的鎂氟保護(hù)層。
因?yàn)樵诠鈱W(xué)望遠(yuǎn)鏡組合上的預(yù)算持續(xù)膨脹,,進(jìn)度也落后的情況下,,對(duì)珀金埃爾默能否勝任后續(xù)工作的質(zhì)疑繼續(xù)存在。為了回應(yīng)被描述成“未定案和善變的日?qǐng)?bào)表”,,NASA將發(fā)射的日期再延至1985年的4月,。但是,珀金埃爾默的進(jìn)度持續(xù)地以每季增加一個(gè)月的速率惡化中,,時(shí)間上的延遲也出現(xiàn)了每個(gè)工作天都在持續(xù)落后的情況,。NASA被迫延后發(fā)射日期,先延至1986年3月,,然后又延至1986年9月,。這時(shí)整個(gè)計(jì)劃的總花費(fèi)已經(jīng)高達(dá)美金11億7500萬(wàn)。
安置望遠(yuǎn)鏡和儀器的太空船是主要工程上的另一個(gè)挑戰(zhàn),。它必須能勝任與抵擋在陽(yáng)光與地球的陰影之間頻繁進(jìn)出所造成的溫度變化,,還要極端的穩(wěn)定并能長(zhǎng)間的將望遠(yuǎn)鏡精確的對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。以多層絕緣材料制成的遮蔽物能使望遠(yuǎn)鏡內(nèi)部的溫度保持穩(wěn)定,,并且以輕質(zhì)的鋁殼包圍住望遠(yuǎn)鏡和儀器的支架,。在外殼之內(nèi),石墨環(huán)氧的框架將校準(zhǔn)好的工作儀器牢固的固定住,。
有一段時(shí)間用于安置儀器和望遠(yuǎn)鏡的太空船在建造上比光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的組合來(lái)得順利,,但洛克希德仍然經(jīng)歷了預(yù)算不足和進(jìn)度的落后,在1985年的夏天之前,,太空船的進(jìn)度落后了5個(gè)月,而預(yù)算超出了30%,。馬歇爾太空飛行中心的報(bào)告認(rèn)為洛克希德在太空船的建造上沒(méi)有采取主動(dòng),,而且過(guò)度依賴NASA的指導(dǎo),。
在1983年,空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)協(xié)會(huì)(STScI)在經(jīng)歷NASA與科學(xué)界之間的權(quán)力爭(zhēng)奪后成立,??臻g望遠(yuǎn)鏡科學(xué)協(xié)會(huì)隸屬于美國(guó)大學(xué)天文研究聯(lián)盟 (AURA),這是由32個(gè)美國(guó)大學(xué)和7個(gè)國(guó)際會(huì)員組成的單位,,總部坐落在馬里蘭州巴爾地摩的約翰·霍普金斯大學(xué)校園內(nèi),。
空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)空間望遠(yuǎn)鏡的操作和將數(shù)據(jù)交付給天文學(xué)家。美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)想將之做為內(nèi)部的組織,,但是科學(xué)家依據(jù)科學(xué)界的做法將之規(guī)劃創(chuàng)立成研究單位,,由NASA位在馬里蘭州綠堤,空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)協(xié)會(huì)南方48公里,,的哥達(dá)德太空飛行中心和承包廠商提供工程上的支援,。哈勃望遠(yuǎn)鏡每天24小時(shí)不間斷的運(yùn)作,由四個(gè)工作團(tuán)隊(duì)輪流負(fù)責(zé)操作,。
空間望遠(yuǎn)鏡歐洲協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)于1984年設(shè)立在德國(guó)鄰近慕尼黑的Garching bei München,,為歐洲的天文學(xué)家提供相似的支援。
在1990年4月哈勃空間望遠(yuǎn)鏡發(fā)射升空的數(shù)星期后,,研究人員發(fā)現(xiàn)從哈勃空間望遠(yuǎn)鏡傳回來(lái)的圖片有嚴(yán)重的問(wèn)題,,獲得的最佳圖像品質(zhì)也遠(yuǎn)低于當(dāng)初的期望:點(diǎn)源的影像被擴(kuò)散成超過(guò)一弧秒半徑的圓。
通過(guò)對(duì)圖樣缺陷的分析顯示,,問(wèn)題來(lái)源于主鏡的形狀被磨錯(cuò)了,。雖然這個(gè)差異小于光的1/20波長(zhǎng), 鏡面與需要的位置只差了微不足道的2微米,,但這個(gè)差別造成了災(zāi)難性的球面像差,。這樣來(lái)自鏡面邊緣的反射光不能聚集在與中央的反射光相同的焦點(diǎn)上。
1993年,,奮進(jìn)號(hào)執(zhí)行了對(duì)哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的第一次維修,,研究人員設(shè)計(jì)一個(gè)有相同的球面像差,但功效相反的光學(xué)系統(tǒng)來(lái)抵消錯(cuò)誤,,相當(dāng)于配上一副能改正球面像差的眼鏡,。用來(lái)改正球面像差的儀器稱為空間望遠(yuǎn)鏡光軸補(bǔ)償校正光學(xué)(COSTAR)。為了給COSTAR在望遠(yuǎn)鏡內(nèi)提供位置,,必須移除其中一件儀器,,天文學(xué)家的選擇是犧牲高速光度計(jì)。
除此之外,,廣域和行星照相機(jī)被第二代廣域和行星照相機(jī)以及內(nèi)部的光學(xué)更新系統(tǒng)取代,。另外,太陽(yáng)能板和驅(qū)動(dòng)的電子設(shè)備,、四個(gè)用于望遠(yuǎn)鏡定位的陀螺儀,、二個(gè)控制盤(pán),、二個(gè)磁力計(jì)和其他的電子組件也被更換。
1997年2月,,發(fā)現(xiàn)號(hào)在STS-82航次中執(zhí)行了第二次維修任務(wù),。用 空間望遠(yuǎn)鏡攝譜儀(STIS)和近紅外線照相機(jī)和多目標(biāo)分光儀(NICMOS)替換掉戈拉德高解析攝譜儀(GHRS)和暗天體攝譜儀(FOS)。修護(hù)絕熱毯,,再提升哈勃的軌道,。
在維修中出現(xiàn)的意外縮短了儀器的使用年限。安裝后吸熱器的部分熱擴(kuò)散意料之外地進(jìn)入光學(xué)擋板,,這額外增加的熱量導(dǎo)致儀器的壽命由原先期望的4.5年縮短為2年,。
第三次維護(hù)任務(wù)仍然由發(fā)現(xiàn)號(hào)在1999年12月的STS-103航次中執(zhí)行。在這次維護(hù)中更換了全部的六臺(tái)陀螺儀,,也更換了一個(gè)精細(xì)導(dǎo)星傳感器和計(jì)算機(jī),,安裝一套組裝好的電壓/溫度改善工具(VIK)以防止電池的過(guò)熱,更換絕熱的毯子,。新的計(jì)算器是能在低溫輻射下運(yùn)作的英特爾486,,可以執(zhí)行一些過(guò)去必須在地面處理的與太空船有關(guān)的計(jì)算工作。
第四次維護(hù)任務(wù)由哥倫比亞號(hào)在2002年3月的STS-109航次執(zhí)行,,用先進(jìn)巡天照相機(jī)(ACS)替換了暗天體照相機(jī)(FOC),,更換了新的冷卻系統(tǒng)和太陽(yáng)能板。哈勃的配電系統(tǒng)也被更新了,,這是哈勃空間望遠(yuǎn)鏡升空之后,,首度能完全的應(yīng)用所獲得的電力。
在原本安排在2008年8月維修任務(wù)中,,航天員將更換新的電池和陀螺儀,,更換精細(xì)導(dǎo)星傳感器(FGS)并修理空間望遠(yuǎn)鏡影像攝譜儀(STIS)。并在保留先進(jìn)巡天照相機(jī)的同時(shí),,安裝二臺(tái)新的儀器:宇宙起源頻譜儀和第三代廣域照相機(jī),。然而NASA于2008年9月宣布哈勃空間望遠(yuǎn)鏡上的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障,無(wú)法正常存儲(chǔ)觀測(cè)數(shù)據(jù)并傳回地球,,而且由于哈勃太空任務(wù)高度與國(guó)際太空站距離十分遠(yuǎn),,太空人在緊急情況下未能找到有效安全避難處,這使得維護(hù)哈勃望遠(yuǎn)鏡變?yōu)橐豁?xiàng)極度危險(xiǎn)的任務(wù),。
美國(guó)東部時(shí)間2009年5月11日14點(diǎn)01分,,美國(guó)“阿特蘭蒂斯”號(hào)航天飛機(jī)從佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心發(fā)射升空。在此次太空之旅中,,機(jī)上的7名宇航員通過(guò)5次太空行走對(duì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了最后一次維護(hù),,為其更換了大量設(shè)備和輔助儀器,這些更新主要包括:用第三代廣域照相機(jī)(WFC3)取代WFPC2;安裝新的宇宙起源頻譜儀(COS),、取回該處的COSTAR光學(xué)矯正系統(tǒng),;修復(fù)損壞的先進(jìn)巡天照相機(jī)(ACS);修復(fù)損壞的空間望遠(yuǎn)鏡攝譜儀(STIS),;替換損壞的精細(xì)導(dǎo)星傳感器(FGS);更換科學(xué)儀器指令和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(SIC&DH),;更換全部的電池模組,;更換所有的6個(gè)陀螺儀和3組定位傳感器(RSU);更換對(duì)接環(huán),、安裝全新的絕熱毯(NBOL),、補(bǔ)充制冷劑等等。而這將會(huì)是哈勃空間望遠(yuǎn)鏡最后一次的維護(hù)任務(wù),,會(huì)將哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的壽命延長(zhǎng)至2013年后,。屆時(shí)發(fā)射的詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡能接續(xù)哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的天文任務(wù)。
大氣層中的大氣湍流與散射,,以及會(huì)吸收紫外線的臭氧層,,這些因素都限定了地面上望遠(yuǎn)鏡做進(jìn)一步的觀測(cè)。太空望遠(yuǎn)鏡的出現(xiàn)使天文學(xué)家成功地?cái)[脫地面條件的限制,,并獲得更加清晰與更廣泛波段的觀測(cè)圖像,。
空間望遠(yuǎn)鏡的概念最早出現(xiàn)上個(gè)世紀(jì)40年代,但一直到上個(gè)世紀(jì)90年代,,哈勃空間望遠(yuǎn)鏡才正式發(fā)射升空,,并觀測(cè)迄今。
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡屬于美國(guó)航空航天局(NASA)與歐洲航天局(ESA)的合作項(xiàng)目,,其主要目標(biāo)是建立一個(gè)能長(zhǎng)期在太空中進(jìn)行觀測(cè)的軌道天文臺(tái),。它的名字來(lái)源于美國(guó)著名天文學(xué)家埃德溫·哈勃。
1990年4月25日,,由美國(guó)航天飛機(jī)送上太空軌道的 “哈勃”望遠(yuǎn)鏡長(zhǎng)13.3米,,直徑4.3米,重11.6噸,,造價(jià)近30億美元,。它以2.8萬(wàn)公里的時(shí)速沿太空軌道運(yùn)行,清晰度是地面天文望遠(yuǎn)鏡的10倍以上,。同時(shí),,由于沒(méi)有大氣湍流的干擾,它所獲得的圖像和光譜具有極高的穩(wěn)定性和可重復(fù)性,。
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡得到的數(shù)據(jù)首先被儲(chǔ)存在航天器中,。在哈勃空間望遠(yuǎn)鏡最開(kāi)始發(fā)射時(shí),儲(chǔ)存數(shù)據(jù)設(shè)施是老式的卷帶式錄音機(jī),。但這些設(shè)備在之后的維修任務(wù)中得到了替換,。每天哈勃空間望遠(yuǎn)鏡大約分兩次將數(shù)據(jù)傳送至地球同步軌道跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng),,然后數(shù)據(jù)再被繼續(xù)發(fā)送至位于新墨西哥的白沙測(cè)試設(shè)備,通過(guò)位于白沙測(cè)試設(shè)備的60英尺(18米)直徑的高增益微波電線之一,,信息最后被傳送到戈達(dá)德太空飛行中心和太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所處存檔,。
傳送來(lái)的數(shù)據(jù)必須要經(jīng)過(guò)一系列處理才能為天文學(xué)家所用??臻g望遠(yuǎn)鏡研究所開(kāi)發(fā)了一套軟件,,能夠自動(dòng)地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。然后空間望遠(yuǎn)鏡研究所將利用STSDAS (Space Telescope Science Data Analysis System) 軟件來(lái)選取所需要的數(shù)據(jù),。
哈勃望遠(yuǎn)鏡幫助科學(xué)家對(duì)宇宙的研究有了更深的了解,。然而,由于美國(guó)航空航天局將哈勃SM4確定為最后一次維修任務(wù),,因此,,哈勃的退役在即,而它新的繼任者詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(JWST)將發(fā)射升空,,并逐步接替哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的工作,。
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(James Webb Space Telescope,縮寫(xiě)JWST)是計(jì)劃中的紅外線觀測(cè)用太空望遠(yuǎn)鏡,。作為將于2010年結(jié)束觀測(cè)活動(dòng)的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的后續(xù)機(jī),,計(jì)劃于2011年發(fā)射升空。但因?yàn)橹圃旆矫娴膯?wèn)題,,不得不延遲到2013年升空,,因此,哈勃望遠(yuǎn)鏡也不得不冒險(xiǎn)進(jìn)行修補(bǔ)以繼續(xù)服役,。因?yàn)橘M(fèi)用已經(jīng)升到了80億美元,,鏡片也已經(jīng)從原計(jì)劃的8米縮水為6.5米。這視為觀察宇宙最遙遠(yuǎn)的地方,,也就是宇宙大爆炸的第一縷光線的最低要求了,。系歐洲空間局(ESA)和美國(guó)宇航局(NASA)的共同運(yùn)用計(jì)劃,放置于太陽(yáng)-地球的第二拉格朗日點(diǎn),。
2015年4月21日,,哈勃望遠(yuǎn)鏡距離地面約340英里(約合547公里),繞地球公轉(zhuǎn)一周耗時(shí)97分鐘,。
光學(xué)系統(tǒng)
望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)部分是整個(gè)儀器的心臟,。它采用卡塞格林式反射系統(tǒng),由兩個(gè)雙曲面反射鏡組成,,一個(gè)是口徑2.4米的主鏡,、另一個(gè)是裝在主鏡前約4.5米處的副鏡,口徑0.3米。投射到主鏡上的光線首先反射到副鏡上,,然后再由副鏡射向主鏡的中心孔,,穿過(guò)中心孔到達(dá)主鏡的焦面上形成高質(zhì)量的圖像,供各種科學(xué)儀器進(jìn)行精密處理,,得出來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)回地面,。
廣域和行星照相機(jī)
廣域和行星照相機(jī)(WF/PC)原先計(jì)劃是光學(xué)觀測(cè)使用的高分辨率照相機(jī)。由NASA的噴射推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室制造,,附有一套由48片光學(xué)濾鏡組成,,可以篩選特殊的波段進(jìn)行天體物理學(xué)的觀察。整套儀器使用8片CCD,,做出了兩架照相機(jī),每一架使用4片CCD,。廣域照相機(jī)(WFC)因?yàn)橐曇拜^廣,,在解像力上有所損失,但可對(duì)光度微弱的天體進(jìn)行全景觀測(cè),。而行星照相機(jī)(PC)行星照相機(jī)每個(gè)畫(huà)素的解析力為0.043弧秒,,擁有比WFC長(zhǎng)的焦距成像,所以有較高的放大率,,可以與廣域照相機(jī)互補(bǔ),,用于高分辨率的觀測(cè)。
在1993年12月STS-61的維修任務(wù)中,,廣域和行星照相機(jī)被新的第二代替換,,為了避免混淆,通常WFPC就是第一代的廣域和行星照相機(jī),,新機(jī)稱為WFPC-2,。
1995年4月1日哈勃空間望遠(yuǎn)鏡上的大視場(chǎng)和行星照相機(jī)2(WFPC2)拍攝了鷹狀星云的照片。就像普通的數(shù)碼相機(jī)一樣,,WFPC2也使用電荷耦合器件(CCD)而不是膠卷來(lái)記錄影像,。CCD是一個(gè)由光敏器件組成的陣列,其中最小的單元被稱為“像素”,。而它的作用則是把接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào),。如下面會(huì)看到的,,在得到最終絢麗圖像的過(guò)程中最艱巨的工作就是從相機(jī)本身產(chǎn)生的干擾信號(hào)中分離出那些有用的信號(hào),,并且將這些信號(hào)轉(zhuǎn)化成對(duì)天空中某一點(diǎn)的位置和亮度測(cè)量。
WFPC2事實(shí)上是由4架相機(jī)組成的——3架大視場(chǎng)照相機(jī)(WF)和1架行星照相機(jī)(PC1),。除了PC1之外,,其余每架相機(jī)所拍攝的圖像都占據(jù)了照片的四分之一,。而PC1所拍攝的是局域的放大影像,,這使得天文學(xué)家可以在右上角看到局部更微小的細(xì)節(jié),。但是最終的圖像會(huì)先按比例把PC1所拍攝的圖像縮小到和其他3架相機(jī)相同的程度,這就導(dǎo)致了“哈勃”WFPC2所拍攝的照片總會(huì)缺個(gè)角。WFPC2的視場(chǎng)大約包含了1600×1600個(gè)像素,,這使得它大致相當(dāng)于一臺(tái)250萬(wàn)像素的數(shù)碼相機(jī),。而且WFPC2所拍攝的圖像也不是真彩色的,,不過(guò)它所能看到的景象比起彩色膠卷來(lái)更接近于肉眼,。
WFPC-2本身也將在第四次維修任務(wù)中被在1997年開(kāi)始研發(fā)的WFC-3替換,。
戈達(dá)德高解析攝譜儀
戈達(dá)德高解析攝譜儀(GHRS)是被用于紫外線波段的攝譜儀,由戈達(dá)德太空中心制造,,可以達(dá)到90,000的光譜分辨率,,同時(shí)也為FOC和FOS選擇適宜觀測(cè)的目標(biāo)。它舍棄了CCD,,使用數(shù)位光子計(jì)數(shù)器作為檢測(cè)裝置,。在1997年2月的哈勃維護(hù)任務(wù)中被太空望遠(yuǎn)鏡影像攝譜儀(STIS)取代。
高速光度計(jì)
高速光度計(jì)(HSP)能夠快速的測(cè)量天體的光度變化和偏極性,。它可以每10微秒在紫外線,、可見(jiàn)光和近紅外線的波段上測(cè)量一次光度,,因此用于在可見(jiàn)光和紫外線波段上觀測(cè)變星,精確度至少可以達(dá)到2%,。 高速光度計(jì)因?yàn)橹麋R的光學(xué)問(wèn)題,,自升空以來(lái)一直未能成功使用。1993年12月,,在第一次的哈勃維護(hù)任務(wù)中,,它被用于矯正其他儀器的光學(xué)問(wèn)題的太空望遠(yuǎn)鏡光軸補(bǔ)償校正光學(xué)(COSTAR)替換掉。
暗天體照相機(jī)
暗天體照相機(jī)的觀測(cè)波段在115至650納米,,它在2002年被先進(jìn)巡天照相機(jī)(ACS)取代,。
暗天體攝譜儀
暗天體攝譜儀是觀測(cè)波長(zhǎng)在1150至8500埃的攝譜儀。在1997年第二次哈勃維護(hù)任務(wù)中被太空望遠(yuǎn)鏡影像攝譜儀(STIS)取代,。FOC和FOS都是哈勃空間望遠(yuǎn)鏡上分辨率最高的儀器,。這三個(gè)儀器都舍棄了CCD,,使用數(shù)位光子計(jì)數(shù)器做為檢測(cè)裝置,。FOC是由歐洲航天局制造,, FOS則由Martin Marietta公司制造,。
其他儀器
最后一件儀器是由威斯康辛麥迪遜大學(xué)設(shè)計(jì)制造的HSP,,它用于在可見(jiàn)光和紫外光的波段上觀測(cè)變星,,和其他被篩選出的天體在亮度上的變化,。它的光度計(jì)每秒鐘可以偵測(cè)100,000次,精確度至少可以達(dá)到2%,。
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的導(dǎo)引系統(tǒng)也可以做為科學(xué)儀器,,它的三個(gè)精細(xì)導(dǎo)星傳感器(FGS)在觀測(cè)期間主要用于保持望遠(yuǎn)鏡指向的準(zhǔn)確性, 但也能用于進(jìn)行非常準(zhǔn)確的天體測(cè)量,,測(cè)量的精確度達(dá)到 0.0003弧秒,。
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的一些基本數(shù)據(jù),由為NASA運(yùn)營(yíng)哈勃的空間望遠(yuǎn)鏡研究所(STScI)提供,。
望遠(yuǎn)鏡尺寸
長(zhǎng):43.5英尺(13.2米)
重:24500磅(11110千克)
最大直徑:14英尺(4.2米)
任務(wù)數(shù)據(jù)
發(fā)射:1990年4月24日從發(fā)現(xiàn)號(hào)航天飛機(jī)發(fā)射(第31次航天飛機(jī)任務(wù)STS-31)
進(jìn)入預(yù)定位置:1990年4月25日
維護(hù)任務(wù)1:1993年12月
維護(hù)任務(wù)2:1997年2月
維護(hù)任務(wù)3A:1999年12月
維護(hù)任務(wù)3B:2002年2月
維護(hù)任務(wù)4:2009年5月
空間飛行數(shù)據(jù)
軌道:平均高度307海里(569千米或353英里),,軌道傾角28.5度
軌道周期:97分鐘
速度:17500英里每小時(shí)(28000千米每小時(shí))
數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)
哈勃每周傳輸約120千兆字節(jié)(GB)的科學(xué)數(shù)據(jù),。約合在一個(gè)書(shū)架上擺放3600英尺(1097米)高的書(shū)籍所包含的數(shù)據(jù)量。圖片和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在磁光盤(pán)上,。
動(dòng)力
能量源:太陽(yáng)
機(jī)制:兩個(gè)25英尺太陽(yáng)能電池板
功率:2800瓦特
電池:6個(gè)鎳氫電池,,約合20個(gè)汽車(chē)電池的容量
光學(xué)部件
主鏡直徑:94.5英寸(2.4米)
主鏡重量:1825磅(828千克)
次鏡直徑:12英寸(0.3米)
次鏡重量:27.4磅(12.3千克)
從1990年到2015年4月,哈勃望遠(yuǎn)鏡在地球軌道上運(yùn)行了接近13萬(wàn)7千圈,,累計(jì)54億公里,,執(zhí)行了120多萬(wàn)次觀測(cè)任務(wù),觀察了超過(guò)38,000個(gè)天體,。
哈勃望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的目標(biāo)中最遠(yuǎn)的是距地球130億光年的原始星系,,這些星系的發(fā)出光芒來(lái)自大爆炸后剛剛形成的宇宙早期。
平均每個(gè)月,,哈勃都會(huì)產(chǎn)生829G觀測(cè)數(shù)據(jù),,累計(jì)已超過(guò)100T。
在執(zhí)行任務(wù)的早期,,哈勃望遠(yuǎn)鏡證明了大質(zhì)量黑洞在宇宙中普遍存在——大多出現(xiàn)在星系的中央位置,。同時(shí),天文學(xué)家還在它的幫助下,,觀測(cè)到宇宙膨脹的精確數(shù)據(jù),,從而推算出宇宙年齡為138億年(誤差不超過(guò)3%)。
在這一過(guò)程中,,“暗能量”這個(gè)如今在科學(xué)界頻頻出現(xiàn)的神秘概念,,逐漸為人們所知曉。而且在“大爆炸”之后,,另一個(gè)非常關(guān)鍵的“暴漲”階段對(duì)于我們宇宙的結(jié)構(gòu)同樣起著決定性的作用,。
截至2015年4月,直接或間接通過(guò)哈勃望遠(yuǎn)鏡的成果而發(fā)表的科學(xué)論文數(shù)目,,達(dá)到12800篇,,包括幾項(xiàng)問(wèn)鼎諾貝爾獎(jiǎng)的成果。
2013年10月,,哈勃太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了可能是宇宙中測(cè)量距離上最遙遠(yuǎn)的星系,來(lái)自德克薩斯大學(xué)等研究人員通過(guò)MOSFIRE攝譜儀精確測(cè)量了該星系的距離,,其大約存在于宇宙大爆炸后的7億年左右,。
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡對(duì)造父變星的觀測(cè)為哈勃常數(shù)的精確測(cè)量提供了保證。哈勃的精細(xì)導(dǎo)星傳感器對(duì)造父變星進(jìn)行了直接的視差測(cè)量,,大大削減了用造父變星周光關(guān)系推算距離的不確定性,。在哈勃空間望遠(yuǎn)鏡之前,觀測(cè)得到的哈勃常數(shù)有1-2倍的差異,,但是在有了新的造父變星觀測(cè)之后宇宙距離尺度的不確定性猛然下降到了大約只有10%,,從而對(duì)宇宙的擴(kuò)張速率和年齡有更正確的認(rèn)知,。
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡還有助于研究諸如獵戶星云之類的恒星形成區(qū)。通過(guò)哈勃空間望遠(yuǎn)鏡對(duì)獵戶星云的早期觀測(cè)發(fā)現(xiàn),,其中聚集了許多被濃密氣體和塵埃盤(pán)包裹的年輕恒星,。盡管已經(jīng)從理論上和甚大天線陣的觀測(cè)中推測(cè)出來(lái)了這些盤(pán)的存在,但是直到哈勃所拍攝的高分辨率照片才第一次直接揭示出了這些盤(pán)的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì),。
哈勃的觀測(cè)還在超新星爆發(fā)和γ射線暴之間建立起了聯(lián)系,。通過(guò)哈勃對(duì)γ射線暴余輝的觀測(cè),研究人員把這些暴發(fā)鎖定在了河外星系中的大質(zhì)量恒星形成區(qū),。由此哈勃望遠(yuǎn)鏡也令人信服地證明了這些劇烈的爆發(fā)和大質(zhì)量恒星死亡的直接聯(lián)系,。
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡最早的核心計(jì)劃之一就是要建立起由黑洞驅(qū)動(dòng)的類星體和星系之間的關(guān)系。之后,,通過(guò)它們對(duì)周?chē)阈堑囊ψ饔?,針?duì)“哈勃”所獲得的近距星系光譜的動(dòng)力學(xué)模型證實(shí)了黑洞的存在。這些研究也導(dǎo)致了對(duì)十幾個(gè)星系中央黑洞質(zhì)量的可靠測(cè)量,,揭示出了黑洞質(zhì)量和星系核球質(zhì)量之間極為緊密的聯(lián)系,。2011年11月8日,借助哈勃空間望遠(yuǎn)鏡,,天文學(xué)家們首次拍攝到圍繞遙遠(yuǎn)黑洞存在的盤(pán)狀構(gòu)造,。這個(gè)盤(pán)狀結(jié)構(gòu)由氣體和塵埃構(gòu)成,并且正處于不斷下降進(jìn)入黑洞中被消耗的過(guò)程中,。當(dāng)這些物質(zhì)落入黑洞的一瞬間,,它們將釋放巨大的能量,形成一種宇宙射電信號(hào)源,,稱為“類星體”,。
2012年3月,美國(guó)宇航局“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡在距離地球24億光年的“阿貝爾520”星系團(tuán)中再次發(fā)現(xiàn)了一個(gè)巨大的暗物質(zhì)塊,。這一異常發(fā)現(xiàn)令天文學(xué)家百思不得其解,,并懷疑暗物質(zhì)塊中可能藏有一個(gè)神秘的“暗物質(zhì)核心”。
研究人員介紹說(shuō),,在距離地球24億光年的遙遠(yuǎn)星系團(tuán)“阿貝爾520”中,,星系發(fā)生碰撞后,從星系中分離出來(lái)的暗物質(zhì)可能在星系周?chē)奂纬梢粋€(gè)“暗物質(zhì)核心”,。由于暗物質(zhì)被認(rèn)為是將星系結(jié)合成一體的神秘“膠水”,,因此這種現(xiàn)象本不應(yīng)該存在。現(xiàn)象的問(wèn)題是,,如果暗物質(zhì)被認(rèn)為是將星系結(jié)合成一體的神秘“膠水”,,那么星系碰撞后它們?nèi)匀豢梢詫⑿窍怠罢澈稀痹谝黄稹?/p>
這一異常現(xiàn)象最早發(fā)現(xiàn)于2007年。由于這一現(xiàn)象過(guò)于異常,,因此許多天文學(xué)家都將其作為一種假象而不予理會(huì),。然而,“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡最新的觀測(cè)結(jié)果證實(shí),,“阿貝爾520”星系團(tuán)中的暗物質(zhì)和星系是分開(kāi)的,。“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)圖像藍(lán)綠色區(qū)域顯示,,一個(gè)巨大的暗物質(zhì)塊位于熾熱的氣體附近,,但該區(qū)域幾乎看不到星系。
異?,F(xiàn)象的再一次發(fā)現(xiàn),,讓天文學(xué)家們不得不對(duì)其重視起來(lái)并重新思考它的原理。暗物質(zhì)最早發(fā)現(xiàn)于大約80年前,,被認(rèn)為是將星系結(jié)合成一體的“引力膠水”,。事實(shí)上,天文學(xué)家對(duì)暗物質(zhì)仍然知之甚少,?!肮碧胀h(yuǎn)鏡研究項(xiàng)目首席科學(xué)家、加利福尼亞大學(xué)天文學(xué)家詹姆斯-吉表示,,“這一結(jié)果令人困惑,。暗物質(zhì)的行為無(wú)法預(yù)測(cè),很難說(shuō)清它的原理,?!?/p>
對(duì)于這一異常發(fā)現(xiàn),研究團(tuán)隊(duì)提出了數(shù)種解釋,,但最終每一種解釋都會(huì)讓天文學(xué)家更為困惑,。研究團(tuán)隊(duì)成員、美國(guó)加州舊金山州立大學(xué)科學(xué)家安迪謝-馬哈達(dá)維曾經(jīng)是2007年對(duì)“阿貝爾520”星系團(tuán)首次觀測(cè)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人,,他表示,,“這會(huì)讓你越來(lái)越困惑,越陷越深,?!?/p>
對(duì)于這種矛盾現(xiàn)象,一個(gè)可能的解釋就是,,“阿貝爾520”星系團(tuán)是三個(gè)星系團(tuán)之間復(fù)雜的交互體,,而不僅僅是兩個(gè)碰撞系統(tǒng)。另一種可能就是,,“暗物質(zhì)核心”中包含有許多星系,,但是由于它們過(guò)于暗淡而無(wú)法觀測(cè)到,,甚至“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡都無(wú)法看到,。
2013年12月3日,,美國(guó)航天局宣布,天文學(xué)家利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在太陽(yáng)系外發(fā)現(xiàn)5顆行星,,它們的大氣層中都有水存在的跡象,。此前也曾觀測(cè)到少數(shù)大氣層中有水存在跡象的系外行星,,但這是首次能確定性地測(cè)量多個(gè)系外行星的大氣光譜信號(hào)特征與強(qiáng)度,并進(jìn)行比較,。
這5顆行星分別叫做WASP-17b、HD209458b,、WASP-12b,、WASP-19b與XO-1b,,它們的體積比地球大得多,屬于“熱木星”型行星,,即大小與木星相當(dāng),但溫度極高,、運(yùn)行軌道距其繞行恒星非常近的氣態(tài)巨行星,。
研究人員利用哈勃的廣角照相機(jī),觀測(cè)這些行星大氣層吸收光線的細(xì)節(jié)特征,,結(jié)果發(fā)現(xiàn),,盡管5顆行星都有水存在的跡象,但信號(hào)均弱于預(yù)期,,他們懷疑這是因?yàn)檫@些行星的大氣中有一層霾或灰塵的存在,導(dǎo)致信號(hào)減弱,。
由于宇宙學(xué)的研究對(duì)象主要來(lái)自天文觀測(cè),,而這也是唯一能在宇宙演化和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上測(cè)量宇宙距離和年齡的辦法。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡能夠通過(guò)對(duì)造父變星距離的測(cè)量來(lái)測(cè)定哈勃常數(shù),,而這與宇宙在今天的膨脹速度有關(guān),。此外,,通過(guò)對(duì)超新星的測(cè)定,,可以幫助研究人員來(lái)限制超新星的亮度,從而進(jìn)一步限制宇宙早期膨脹的屬性,,從而為暗能量模型提供一個(gè)強(qiáng)有力的限制,。
早在1996年,著名的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡就拍攝到標(biāo)志性的哈勃深場(chǎng)圖像,,巨大數(shù)量的星系就隱藏在這片小天區(qū)中,,美國(guó)宇航局計(jì)劃進(jìn)行一次全新的深場(chǎng)成像計(jì)劃。哈勃望遠(yuǎn)鏡在捕捉深場(chǎng)圖像時(shí)將收集極遙遠(yuǎn)天體的微弱光線,,慢慢“堆積”才能揭示宇宙大爆炸數(shù)億年后的情景,,否則由于光線太弱而看不到當(dāng)時(shí)宇宙中存在的天體,。在哈勃望遠(yuǎn)鏡于2004年拍攝的“超深場(chǎng)”圖像中,,收集光線的時(shí)間更久,,2012年拍攝的“極深場(chǎng)”圖像則花了更長(zhǎng)的時(shí)間才完成成像,。
根據(jù)巴爾的摩空間望遠(yuǎn)鏡研究所科學(xué)家丹安·科介紹:“與超深場(chǎng)圖像類似,,本次哈勃拍攝的六個(gè)超深場(chǎng)圖像計(jì)劃幾乎可獲得相同品質(zhì),在哈勃前沿領(lǐng)域的任務(wù)中,,收集光線花了45個(gè)小時(shí),,描繪出宇宙大爆炸后大約五億年的情景?!边@些圖像深刻揭示了宇宙最深處的景象,,捕捉到年代非常久遠(yuǎn)的星系和從未見(jiàn)過(guò)的遙遠(yuǎn)星系。負(fù)責(zé)本項(xiàng)研究的科學(xué)家認(rèn)為有些星系是之前尚未被發(fā)現(xiàn)的,,比如最遠(yuǎn)的星系MACS0647-JD,,就距離地球大約133億光年處,原始深空?qǐng)鲆诧@示了在僅僅2.5弧分跨度上就存在大約3000個(gè)并未被觀測(cè)到宇宙星系,。
作為天體觀測(cè)的主力,,美國(guó)宇航局希望哈勃望遠(yuǎn)鏡能維持到2018年,其繼任者詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡將在不久后發(fā)射,。研究人員認(rèn)為哈勃拍攝的新深場(chǎng)圖像需要一定的運(yùn)氣,,那片黑暗的天區(qū)包含了豐富的寶藏,這項(xiàng)新的觀測(cè)活動(dòng)將在2012年晚些時(shí)候開(kāi)始,。
2014年4月,,美國(guó)航空航天局(NASA)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)結(jié)果顯示,“El Gordo”星系團(tuán)(昵稱為“大胖子”)所容納的質(zhì)量可能與三千萬(wàn)億(3乘以10的15次方)顆太陽(yáng)相當(dāng),。這比原先科學(xué)家所估計(jì)的值大了43%,,質(zhì)量可能與3千萬(wàn)億顆太陽(yáng)相當(dāng),約為銀河系質(zhì)量的3000倍,?! 按笈肿印毙窍祱F(tuán)的編號(hào)為ACT-CL J0102-4915,,距離地球超過(guò)70億光年。因此,,天文學(xué)家觀測(cè)到的信號(hào),,實(shí)際上已經(jīng)有將近一半的宇宙年齡(約138億年)。在2012年的報(bào)道中,,“大胖子”星系團(tuán)的質(zhì)量大致相當(dāng)于2千萬(wàn)億顆太陽(yáng),。研究者利用NASA的錢(qián)德拉X射線天文臺(tái)和歐洲南方天文臺(tái)位于智利的甚大望遠(yuǎn)鏡陣列,對(duì)星系團(tuán)內(nèi)部的氣體溫度以及星系的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了研究,,估算出了這一數(shù)據(jù),。不過(guò),該結(jié)果存在著一些偏差,,原因主要是該星系團(tuán)可能是兩個(gè)星系團(tuán)之間碰撞的結(jié)果,。
2015年9月,哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍到了蝴蝶狀星云“Twin Jet Nebula”,,這一星云有兩片閃閃發(fā)光的“彩虹翅膀”,,仿佛一只美麗的蝴蝶在展翅飛翔。
實(shí)際上,,對(duì)于哈勃用于地面?zhèn)刹榈母鞣N傳言都是很可笑的,,因?yàn)槊绹?guó)軍方真正使用的空間地面?zhèn)刹榧夹g(shù)領(lǐng)先哈勃的技術(shù)兩代以上。如KH-11“鎖眼”偵查衛(wèi)星,,與哈勃同為洛克希德馬丁制造的,,制造時(shí)間也一樣,其地面分辨率為15cm,,遠(yuǎn)高于哈勃的26cm,。其外形與哈勃相似,不了解這個(gè)領(lǐng)域的人有可能會(huì)把它誤認(rèn)為是哈勃,。 哈勃之所以曾經(jīng)對(duì)地面運(yùn)作,,是因?yàn)樾枰?zhǔn)設(shè)備。
根據(jù)一架曝光的俄羅斯A-60機(jī)載激光武器(Beriev A-60,,蘇聯(lián)時(shí)期的遺存)試驗(yàn)機(jī)照片,,機(jī)身徽標(biāo)圖案明確顯示出以激光攻擊哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的情景。這間接表明了哈勃空間望遠(yuǎn)鏡在軍事上對(duì)俄羅斯的威脅程度,。進(jìn)而引發(fā)對(duì)哈勃空間望遠(yuǎn)鏡是否單純用于和平用途的爭(zhēng)論,,以及反對(duì)太空軍事化的抗議。更有陰謀論者進(jìn)一步指出:哈勃空間望遠(yuǎn)鏡初期的“近視”缺陷乃有意為之,,直至蘇聯(lián)解體后兩年才加以修正,。
韋伯空間望遠(yuǎn)鏡
詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡(JWST)是紅外空間觀測(cè)站,研究人員計(jì)劃用它取代哈勃望遠(yuǎn)鏡,,用以探索遠(yuǎn)超過(guò)目前儀器可觀測(cè)到的宇宙中最遠(yuǎn)的對(duì)象,。它由NASA帶頭,,與歐洲航天局和加拿大航天局合作。曾用名為NGST,。在2002年更名,,用以紀(jì)念NASA的首任局長(zhǎng)James Webb,其設(shè)計(jì)口徑為6米,,是哈勃望遠(yuǎn)鏡的2.5倍,。JWST能觀測(cè)到的天體要比當(dāng)前最大地面望遠(yuǎn)鏡或空間紅外望遠(yuǎn)鏡要暗400倍。原計(jì)劃2012年升空,,但因?yàn)榻?jīng)濟(jì)危機(jī)推遲,,計(jì)劃推遲至2018年發(fā)射。
NASA計(jì)劃中將于2018年升空的詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡是被寄予厚望的哈勃望遠(yuǎn)鏡繼任者,。在韋伯領(lǐng)導(dǎo)下的美國(guó)宇航局,成功實(shí)施了“水星”和“雙子星”載人航天計(jì)劃,,為人類成功登月奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),。
韋伯望遠(yuǎn)鏡在設(shè)計(jì)時(shí)強(qiáng)化了其紅外波段的觀測(cè)能力,這將讓它能夠更好地看清宇宙中更遙遠(yuǎn),、更暗淡的天體,。相對(duì)于哈勃望遠(yuǎn)鏡,韋伯望遠(yuǎn)鏡將能夠進(jìn)一步逼近大爆炸后的年輕宇宙的圖景,,科學(xué)家估計(jì)它可以看到距離200億光年遠(yuǎn)的原始星系,。
2019年,哈勃望遠(yuǎn)鏡和韋伯望遠(yuǎn)鏡將同時(shí)在軌道運(yùn)行,,幫助人類揭示宇宙的秘密,。
“到那時(shí),人類將擁有前所未有的觀測(cè)能力,,面對(duì)未知的宇宙,,我們可以更好的觀察它,理解它,?!备駛愃狗茽柕陆榻B說(shuō),“我相信,,到時(shí)候一定會(huì)有"爆炸性"的新發(fā)現(xiàn),!”
赫歇爾空間天文臺(tái)
2009年5月14日發(fā)送的歐洲航天局赫歇爾空間天文臺(tái),有一面鏡子赫歇爾大大超過(guò)哈勃,,但只有在遠(yuǎn)紅外線觀察,。
大口徑太空望遠(yuǎn)鏡
先進(jìn)的技術(shù)大口徑太空望遠(yuǎn)鏡 也已提上日程。如果該項(xiàng)目批準(zhǔn)的話,,它將有8至16米(320至640英寸)的光學(xué)空間望遠(yuǎn)鏡,。它是真正的哈勃望遠(yuǎn)鏡繼承人: 有能力觀察和拍攝的光學(xué),,天體紫外線和紅外線的波長(zhǎng),但更高的分辨率大大高于哈勃,。
哈勃太空望遠(yuǎn)鏡廣域行星相機(jī)2號(hào)拍攝到NGC 6052星系,,該星系距離地球2.3億光年,位于武仙星座中,。
人們最初可能認(rèn)為這是一個(gè)反常的星系,,但事實(shí)上它是處于形成階段的“新星系”,兩個(gè)單獨(dú)星系通過(guò)引力吸引,,逐漸聚集在一起,,最終發(fā)生碰撞,目前我們看到的是兩個(gè)星系碰撞合并的一個(gè)星系結(jié)構(gòu),。
伴隨著星系逐漸合并,,一些恒星將脫離原始軌道進(jìn)入新的軌道位置,目前這個(gè)新星系處于較高的混沌狀態(tài),,最終新星系將形成一個(gè)穩(wěn)定外形,,它與這兩個(gè)原始星系都不相同。