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捕捉遙遠星光

捕捉遙遠星光

第三天,宇航員為哈勃望遠鏡更換廣角行星照相機,以及一套能修正主鏡面球面像差的CO STAR裝置。有科學家比喻說,這好比為哈勃散光的眼睛加上一副隱形眼鏡。1993年12月10日,維修工作完成,哈勃太空望遠鏡被釋放出太空梭,回到了自己的軌道。
現在,科學說,看見光,因為看見光才能看見世界。於是,我們知道,哈勃所捕捉到的遙遠星光,就是我們所知的宇宙的最新邊疆。
夜空中的星星從不斷絕,
正是廣大空間中體現出來的這種時間特性,使我們看得越遠,便越有可能看到宇宙的邊緣,看到宇宙的起源。
1997年以來,哈勃相繼又有3個陀螺儀發生故障,據說故障原因可能是因為線路腐蝕生鏽。1999年11月13日,它的第4個陀螺儀又出現問題,望遠鏡上的電腦馬上發現了故障,並指令望遠鏡的孔徑門立即關閉,停止工作。
人類藉由光線來辨識宇宙中的天體。
據說,天文學家哈勃在觀察星空時常常說:「真想拍攝到與銀河系一樣的星系。」那是20世紀初葉,而在20世紀最後的十年裡,以他的名字命名的太空望遠鏡,終於達成了他的夢想。
從未嘗試過長久停留。
拯救哈勃的太空行動勢在必行。
也許,任何一個將會使人類認識水平得到革命性提升的科學突破,都必須付出更大的代價。在哈勃的故事里,這個代價不只是通過國會批准而耗費大量的納稅人的美元,更大的考驗還在於,科學家們的信念是否足夠堅定,公眾和政治家們對這一項目是否具有足夠的理解和耐心。
是年12月19日,美國發現號太空梭又升空了,其主要使命便是修理這個多病的千里眼。宇航員通過太空行走不僅九*九*藏*書為望遠鏡更換了6個新的陀螺儀,而且安裝了新的神經系統——一台486電腦。與原來的386相比,哈勃神經中心的速度提高了20倍,記憶能力也增強了6倍,可以提高哈勃望遠鏡跟蹤活動目標的能力和瞄準能力。也許讀者會問,為什麼不加裝一台功能更強的電腦呢?答案非常簡單,哈勃上的太陽能電池板供電有限,不能支持功能更為強大的電腦。
1993年12月2日下午4點27分,奮進號太空梭從肯尼迪航天中心發射升空。機上搭載了七名宇航員和一些必要的設備上天,對哈勃望遠鏡進行維修。
哈勃還為天文學家們提供了另一個機會,即通過對不同演化期的星體的觀測,看到太陽及其行星的過去與將來。哈勃望遠鏡在這些年裡,已經拍攝了許多星體從誕生到死亡的圖片,這些圖片連接起來,就成了星星整個一生的歷史。於是,我們也就看見了太陽系一生的歷史。
這不是詩人在感嘆世事無常,而是當今一位天文學家的感慨。人類最先通過望遠鏡把目光投向星空時,是想明了地球在太空中所處的位置。但是,很快,人們便在星空中發現了更多的秘密。這些秘密促使人們開始考慮宇宙本身的歷史與由來。在這個轉折期中,一個重要的人物是美國天文學家哈勃。他是最早觀測並確認銀河系外還有天體存在的天文學家之一,也是最早提供了宇宙膨脹實測證據的第一人。在已經過去的偉大的20世紀,哈勃們還用滿布天幕的星光,建立起了我們對於時間,特別是過去時間的直接觀念。為了紀念哈勃,20世紀末一項最具野心的天文計劃,便冠上了哈勃的名字。1990年4月24日,美國佛羅里達州卡拉維拉爾角,發現號太空梭靜靜地豎立在發射架上。裝載著最新read.99csw•com型的觀測宇宙的眼睛——哈勃太空望遠鏡的發現號太空梭即將升空。
就在這個時候,挑戰者號太空梭的爆炸事故,使美國所有的太空計劃都擱置下來,這一停頓便是兩年半時間。隨著所有航天計劃的修改,哈勃望遠鏡發射升空的日子再一次修改為1989年6月,這個日子到來的時候,人們並沒有看到太空梭豎立在發射架上。人們被告知,發射時間又一次修改。這次,哈勃進入太空的時間定在了1990年2月。最後,在1990年4月10日,裝載著哈勃望遠鏡的太空梭再次豎立在發射架上。但在發射前五分鐘,發現油壓系統的輔助裝置有運轉不良的現象,發射前最後一分鐘,升空計劃被中止。兩千余名屏息等待的科學家的希望再次變成了深深的失望。
奮進號升空的第三天,便用機械手將哈勃回收進開放式的貨艙中。然後,宇航員們分組進行太空行走。第一項工作是更換陀螺儀。儘管在地面時,便預想了可能出現的種種問題,但人的預想能力終究有限,人們沒有想到金屬熱脹冷縮的特性,使得收藏陀螺儀的艙門無法關閉。最終費盡九牛二虎之力,在即將宣布放棄之時,才將艙門關上。
美國國會早在1977年就通過了有關哈勃太空望遠鏡的財務預算。科學家們預計,哈勃將於1981年升入太空,在不受大氣干擾的情形下去發現隱藏在浩瀚宇宙中眾多的秘密。樂觀的設計者們大大低估了建造這架望遠鏡所需要的時間,僅是用手工研磨巨大的主鏡片便用去了整整五年。
哈勃還未升空,便成了一部典型的科學教程,一次失敗接著一次失敗。每一次失敗之後,人們能夠告訴自己的就是,我們離成功又近了一點。在人類的文明構成中,除了科學,似乎沒有別的事業能夠經歷如此眾九-九-藏-書多的失敗。
1990年4月24日,花費了科學家們九年精力以及7億美元的巨資,裝載著哈勃太空望遠鏡的發現號太空梭順利地升入了太空。
在天空中閃耀著的星星,
創世紀時,上帝說,要有光,於是,光便以瑰麗的筆觸勾勒了世界。
光線一年前進9.5兆千米,這便是一個光年。光年即是空間的距離,也是時間的距離。距離我們最近的恆星有4.3光年。距離我們最近的仙女座星系發出來的光要過220萬年才能到達地球。也就是說,我們看到這個星系的時候,其實是看到這個星系220萬年前的模樣。宇宙如此深廣,使我們得以看到過去的時間。
第二項工作是更換太陽能電池板。
有的消失有的誕生,
球面像差,是指反射到主鏡面上的光線無法聚焦的現象。這是早在伽利略和牛頓的時代就已經被認識並找到了克服方法的問題。哈勃太空望遠鏡主鏡片的直徑為2.4米,這塊鏡片磨製出來后,其邊緣出現了0.002厘米誤差,使進入哈勃的光線產生了5厘米左右的擴散,所有星星都成為模糊的光團。
人們已經習慣了把延遲發射的消息與哈勃望遠鏡聯繫在一起。果然,到了預計的發射期,升空日期再次推遲至1986年。1986年8月,因為臨時追加的一些必要測試,發射日期又推遲到10月。人們再也想不出什麼理由使哈勃的升空再行延遲了。
這個時刻,距當初預計的哈勃太空望遠鏡升空的時間已過去了九年。如果算上哈勃太空望遠鏡本身的設計與製造,這個過程則長達十五年。在人類的認識水平一日千里的時代,十五年已經是一段相當漫長的時間。
1995年12月,哈勃將焦距對準北斗七星附近一塊極為狹窄的九九藏書領域,並連續進行了十天的觀察與拍攝,通常,相似的觀測不超過一天。其目的,就是想要儘可能看到宇宙最深遠的景象。在這次拍下的最深宇宙圖像照片中,呈現出1500—2000個的星系。根據這個觀測結果來推算,宇宙比此前所預計的要擴大5倍之多。
但卻不是原來的星星了。
升空一個月後,哈勃在地面遙控下開始工作。一個意想不到的悲劇性的結果呈現在人們面前:哈勃拍攝的天體照片都模糊不清,其解析度只能達到設計指數的二十分之一。哈勃望遠鏡設計者之一威廉·鮑姆說:「我們事先針對哈勃所可能產生的各種問題進行了模擬演習,萬萬沒有想到球面像差問題的產生,因為這個問題太基本了,連做夢都沒有想到會有這種事情。」
大氣層保護著地球上的生靈,同時,又遮蔽著人類投向宇宙的目光。科學家們把一台大口徑的天文望遠鏡送入太空,就是為了突破大氣層對光線的屏蔽,觀測到更遙遠的天體,探索宇宙早期的模樣,進而判定出宇宙的年齡。但是,發射期一共延遲了九年之久的哈勃真的能夠完成這樣的使命嗎?
人們普遍認為,天文學家們浪費納稅人的大筆稅金,發射上天的只是一個造價昂貴的太空垃圾。科學家們在自身與外界所施加的重重壓力下進行最後的努力,發現進入哈勃的光線的15%可以聚焦,便盡量利用從這點光線中採擷到的觀測成果,來緩解外界的壓力,並以此來支撐這個群體本身的自信心。球面像差不是哈勃唯一的問題,其中最突出的一個問題與太陽能電池板有關。哈勃太空望遠鏡每九十六分鐘繞行地球一圈,其中有一半時間會處在地球的陰影里。在太空環境中,受陽光照射與不受陽光照射兩者之間有著極大的溫差。太陽能電池板便無休止地因九*九*藏*書溫度急劇下降而收縮,又在陽光照耀下因溫度急劇上升而膨脹。膨脹過程引起太陽能電池板長達數分鐘的振動,從而帶動整架望遠鏡劇烈搖晃,從而使剩下的那15%鏡面也無法拍到清晰的照片。
還有一個更大的問題,是控制哈勃飛行姿態並保持其穩定的陀螺儀。哈勃上裝有6個陀螺儀,使用3個,3個作為備用。到1992年底,3個備用陀螺儀已全部啟用,如果再有一個陀螺儀出現故障,哈勃的飛行姿勢便無法控制了。
哈勃在20世紀末最後十年運行於太空,所提供的宇宙圖像,極大地拓展了人類在宇宙中的認知範圍,我們也有理由期待,在新世紀最初的十年中,在它於2010年達到設計壽命之前,它又將為滿懷希望的人類提供什麼樣的宇宙圖景呢?
於是,望遠鏡的升空時間推延至1983年,後來又因為電腦程序錯誤延遲至1985年。
宇航員們還為哈勃太空望遠鏡安裝了3個導航感測器,這種像冰箱一樣大的裝置能夠幫助望遠鏡瞄準遙遠的天體或星系。他們還為哈勃安裝了一個新的無線電收發報機、數據記錄器和一個用來保護其免受太陽輻射損傷的鋼鐵外罩。
太空總署的發言人宣布:「維修小組終於完成了病人的眼部手術,但大約還要等六到八周,才能將眼部的繃帶拆下來檢查視力。」但等待太久的天文學家們再也不願意忍受漫長的等待,12月31日,哈勃被啟動,鏡頭對準了位於室女座的M100的渦旋星系。這是一個距離地球數千萬光年的星系,通過哈勃這隻眼睛看去,其清晰程度好像離我們只有30光年。這一次,哈勃終於使太空總署的發言人感到驕傲:「拆除繃帶的時間比預定的還早。我們的病人已經能夠以驚人的清晰度看見物體。哈勃在戴上隱形眼鏡之後,不但恢復到設計水平,甚至比原來設計得更棒。」