哈勃空间望远镜

为什么要把望远镜送上太空

地球的空气总在流动。冷暖不一的气团会让星光轻微弯折，所以星星会闪烁，地面拍摄的图像也会变得模糊。大气还会挡住大部分紫外线。

位于大气之上的望远镜可以避开这两个问题。天文学家莱曼·斯皮策在20世纪40年代提出了这个设想，经过数十年的筹划，哈勃于1990年4月24日由发现号航天飞机送入轨道。它以埃德温·哈勃命名，他在20世纪20年代证明了宇宙正在膨胀。

有缺陷的镜面与著名的修复

最初的图像令人震惊：比地面照片清晰，但边缘模糊。直径2.4米的主镜被抛光成了略有偏差的曲面。误差只有人类头发粗细的五十分之一左右，却足以让光线散成一圈模糊的光晕。光学工程师称之为球差。

由于误差非常精确，它可以像给近视眼配眼镜一样被校正。1993年12月，奋进号航天飞机上的航天员通过五次太空行走，安装了一套校正装置和一台自带校正的新相机。此后的图像清晰锐利，哈勃的声誉得以挽回。

此后又进行了四次维修任务，分别在1997、1999、2002和2009年。每次都更换了老化部件并加装了更好的仪器，因此今天的哈勃远比1990年发射时强大。

哈勃的发现

通过测量其他星系中脉动恒星的距离，哈勃帮助把宇宙年龄缩小到约138亿年。20世纪90年代末，哈勃对遥远爆发恒星的观测支持了一个意外的结论：宇宙膨胀正在加速，这一发现获得了2011年诺贝尔物理学奖。

哈勃深场图像让望远镜连续数天对准看似空无一物的天区，结果揭示了数以千计的星系，其中一些呈现的是它们数十亿年前的样子。哈勃还发现，几乎每个大星系的中心都有一个超大质量黑洞。

在离我们更近的地方，它目睹了1994年舒梅克-列维9号彗星的碎片撞击木星，发现了冥王星的几颗小卫星，并首次测量了系外行星大气的化学成分。它拍摄的星云照片，例如“创生之柱”，成为科学界最知名的图像之一。

哈勃如何工作

哈勃是一台反射望远镜：光线经大型主镜反射到较小的副镜上，再穿过主镜中央的孔到达仪器。这些仪器包括相机和光谱仪，光谱仪把光分解成不同颜色，从而揭示温度、运动和化学成分。

它约每95分钟绕地球一周，高度约515千米。为了牢牢锁定暗弱目标，它使用陀螺仪和非常精密的导星传感器。太阳能电池板提供电力，数据通过NASA的通信卫星传回地面。

截至2026年的现状

哈勃已经工作了36年多。用于感知望远镜转动的陀螺仪一直在逐渐老化。自2024年起，NASA每次只用一个陀螺仪运行它，另留一个备用。这减慢了它切换目标的速度，也限制了部分观测，但大多数科学工作仍在继续。

在那个高度，空气阻力非常微弱但不为零，所以轨道在缓慢下降。如果不提升轨道，哈勃预计将在2030年代的某个时候再入大气层。NASA研究过提升轨道的设想，但没有安排维修任务。与此同时，哈勃与詹姆斯·韦布空间望远镜协同工作：哈勃负责紫外线和可见光，韦布则在红外波段看得更深。

从地面能看到哈勃吗？

能，有时可以。和空间站一样，哈勃靠反射阳光发亮，在日落后不久或日出前不久，看起来像一个平稳滑过天空的光点。它不会闪烁。

由于它的轨道与赤道的夹角约为28.5度，只有纬度低于约30度的地方才能看到它。更偏北或偏南的观测者永远看不到它升到足够的高度。卫星追踪应用和网站会列出你所在地即将出现的过境时间。