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『哈勃』30年绕地球飞行16万圈，NASA哈勃望远镜演绎不老传奇


出品：科普中国
制作：川陀太空
监制：中国科学院计算机网络信息中心
1990年5月 ， 在美国宇航局戈达德空间飞行中的一间会议室内 ， NASA各路科学家屏住了呼吸 。
图像分析专家、哈勃团队资深科学家戴维-莱克隆皱起了眉头 ， 凭借其30多年的图像分析经验给出了解释：是一个双星系统的图像 ， 但是非常模糊 。
有人说："没有关系 ， 这可能就是双星系统的模样 ， 难道不是？"
会议室内聚集的是哈勃望远镜研发科学家 ， 以及NASA主要管理层 ， 意识到问题严重性的人都沉默不语 ， 因为这个双星系统原本可不是这样的 。
此时距离哈勃望远镜升空才一个月 ， 已经耗资21亿美元 。 这个时候哈勃出现问题 ， 就意味着没有达到设计要求 。
NASA工程师花了数周时间来检查哈勃的所有系统 ， 最终给出了故障结论：由于反射式校正设备在组装时位置偏离了1.3毫米 ， 导致哈勃望远镜的主镜面边缘在制造打磨阶段"削"得太平了 ， 多打磨了2200纳米 ， 造成主镜面边缘反射光无法精确聚焦 ， 图像自然也模糊不清了 。
在戈达德空间飞行中心的那个房间里 ， 每次例行会议举行时总会出现一个滑稽而尴尬的镜头：
热力小组：一切正常；
控制小组：一切正常；
电源小组：一切正常；
光学小组：一切都不正常 。
『哈勃』30年绕地球飞行16万圈，NASA哈勃望远镜演绎不老传奇
本文插图

『哈勃』30年绕地球飞行16万圈，NASA哈勃望远镜演绎不老传奇
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已经发现问题所在 ， 就需要研究如何解决问题 。
哈勃望远镜的主镜面体积庞大 ， 直径有2.4米 ， 不可能将哈勃重新带回地面 ， 只能用巧劲 。 最后敲定方案是 ， 用纠正近视眼的方法 ， 来恢复主镜面的缺陷 ， 即 ， 给哈勃安装一个矫正光学设备 。
说来轻巧 ， 但哈勃望远镜上设备冗余空间几乎没有 ， NASA只能将原本安装在光路上的高速光度计给拆除 ， 替换成光轴补偿矫正仪 ， 纠正了哈勃望远镜的"近视眼"问题 。
1993年 ， 航天飞机将校正设备安装到哈勃望远镜上 ， 这才解决了成像模糊的问题 ， 至此 ， 哈勃望远镜参与了近乎所有重大的天文成果 。 直到今天 ， 哈勃望远镜也没有因为大面积故障停止工作 ， 30年期间绕地飞行超过16万圈 ， 不老传奇仍然在延续中 。
『哈勃』30年绕地球飞行16万圈，NASA哈勃望远镜演绎不老传奇
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哈勃望远镜上天30年 ， 都干了啥？
近30年来 ， 哈勃望远镜取得的成果不计其数 ， 而其中这几件成果 ， 足够哈勃名留青史 。
第一个是对哈勃常数的测定 。 哈勃望远镜是以爱德温-哈勃的名字命名 ， 他在1920年代就发现了宇宙正在膨胀 ， 并提出用哈勃常数H0来表示宇宙膨胀的速度 。 哈勃常数是星系远离银河系的速率 ， 与两者之间的距离比 ， 该常数并不是定值 ， 会随时间变化 。 哈勃在1929年计算出的哈勃常数为500km/s/Mpc ，Mpc为百万秒差距 ， 相当于326万光年 ， 指的是在这个距离上星系退行速度为500公里/每秒 。
但是 ， 1990年代弗里德曼使用哈勃望远镜数据测量哈勃常数 ， 给出了74km/s/Mpc的数值 ， 该值与欧洲普朗克卫星测定的67.8km/s/Mpc非常接近 。
导致两者差异的原因可能是暗能量在起作用 。 要让两个值兼容 ， 就需要对宇宙学标准模型进行修改 ， 并且需要解决暗能量的问题 。 如果谁能够成功搞定这个问题 ， 必然能将一枚诺贝尔奖章收入囊中 。
第二个重大发现与暗能量有关 。 1998年 ， 科学家发现宇宙膨胀的原因是暗能量形成的斥力在推动 ， 根据对Ia型超新星的跟踪调查 ， 在90亿年前 ， 暗能量就已经存在 ， 至今仍然主导着宇宙膨胀 。


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