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[有料科普]因为一个小误差导致的大问题，哈勃望远镜的修复历程


哈勃太空望远镜是基于镜面光学系统 ， 收集并聚焦来自宇宙的光 ， 以供科学仪和制导仪器进行分析 。 这种光学系统称为光学望远镜组件（OTA） ， 通过收集红外 ， 可见光和紫外光 ， 为哈勃望远镜提供了一个独特的宇宙视角 。
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OTA由石墨环氧骨架支撑 ， OTA的主架采用石墨环氧树脂制成 ， 这种材料可用于高尔夫球杆 ， 自行车和网球拍制造 ， 因为它重量轻 ， 坚固而结实 。 尽管当框架中嵌入的水蒸气逸入太空时框架会略微收缩 ， 但石墨环氧树脂能够抵抗因哈勃绕地球旋转时经历的极端温度波动而引起的膨胀和收缩 。 温度的波动还可能使哈勃望远镜的镜子曲度改变 ， 因此 ， 将镜子保持在约21摄氏度的恒定温度下 。
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?技术人员在对哈勃望远镜的主镜镀铝反射层后进行检查 。 哈勃望远镜是如何在太空中捕捉光线的
哈勃望远镜使用卡塞格林望远镜设计的两个反射镜收集和聚焦光线 。 光线沿着望远镜的长度传播之后 ， 它会撞击凹面或碗形的主镜 。 光线从主镜反射回来 ， 并朝着望远镜的前端传播 。 之后碰到了凸面或圆顶形的辅助镜 。 辅助反射镜将光会聚成与餐盘大小相同的光束 ， 该光束向后返回并通过主反射镜中的孔 ， 然后将光引导至科学仪和指导仪器进行分析 。
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哈勃的镜子是双曲线弯曲的 ， 这意味着它们比标准的卡塞格伦镜子具有更深的曲线 ， 并可以在更宽的视野范围内提供更清晰的图像 。
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主镜直径为2.4米 ， 而副镜只有30.5厘米宽 。 主镜的尺寸使其可以收集到比人眼多达40000倍的光 ， 这意味着哈勃望远镜可以看到4000公里以外的行人走动的迹象 。 尽管主镜很大 ， 但其设计目的是尽可能轻巧 。 哈勃的主镜不是实心镜 ， 而是蜂窝结构的 ， 将其重量从3636千克减少到818千克 。
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两面镜子都涂有一层薄薄的铝和氟化镁 。 铝层的厚度仅为3 / 1,000,000英寸 ， 并保证反射镜的反射率 。 氟化镁层被涂覆在铝的顶部 ， 以保护铝免于氧化以及增加紫外线的反射率 。 如果要看到清晰的地球轮廓 ， 那么镜片表面上最大的凸起只有15厘米高 。 修复缺陷
尽管哈勃的主镜已打磨到正确的平滑度 ， 但并未打磨到正确的曲率 。 在哈勃望远镜于1990年发射升空之后 ， 就发现主镜存在一个称为“球差”的错误 。 镜子的弯曲度不到一米的百万分之一 ， 也就是是人类头发宽度的1/50 。 但这足以使哈勃望远镜的图像与应有的图像相比有些模糊 。 即使存在光学误差 ， 哈勃仍能够进行地面无法进行的科学观测 。
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【[有料科普]因为一个小误差导致的大问题，哈勃望远镜的修复历程】
为了纠正球差 ， NASA与Ball Aerospace合作开发了校正光学太空望远镜轴向替换（COSTAR） 。 COSTAR由宇航员于1993年安装 ， 在机械臂上装有小镜子 ， 可校正进入哈勃望远镜原始科学仪器的光束；该仪器在1993年被广角和行星相机2所取代 ， 其中包含它自己的校正光学器件 ， 所有未来的科学仪器都是为了解决这一错误而设计的 ， 但COSTAR最终于2009年被卸载 。


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