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「恒星」艰难的启航，绚烂的成果 ——哈勃望远镜30周年纪念

今年（2020年）是哈勃望远镜升空投入使用的三十周年 。自1990年4月24日升空以来 ， 哈勃望远镜在观测恒星、星系等不同层次的天体 ， 探究整个宇宙等方面做出了十分巨大的贡献 。本文回顾了哈勃望远镜艰难的诞生过程 ， 并展示一些精彩的观测结果 。
1 哈勃其人
哈勃望远镜是以哈勃的名字命名的 ， 所以我们首先来简单了解一下哈勃 。
「恒星」艰难的启航，绚烂的成果 ——哈勃望远镜30周年纪念
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埃德温·鲍威尔·哈勃 （图源：google图片）
1889年 ， 埃德温·鲍威尔·哈勃（Edwin Powell Hubble）出生于美国弗吉尼亚州 。他是一位伟大的天文学家 ， 在天文学领域最重要的贡献有两个：其一是发现了当时被认为是一些银河系内的星云的物体实际上是银河系外的星系 ， 打破了宇宙完全由银河系组成的"岛宇宙"的观念 ， 对天文学的发展具有十分重大的意义；其二是提出了著名的"哈勃定律" ， 即星系的退行速度与距我们的距离成正比 ， 对我们认识宇宙的演化做出了重要的贡献 。哈勃是公认的星系天文学之父 ， 天文学领域也有关于星系分类的"哈勃分类法" 。
2 艰难的启程
2.1 提出计划
空间望远镜的构想可以追溯到1923年 ， 当时赫尔曼 奥博特（Hermann Oberth）等人提出了用火箭将望远镜送到空间轨道的想法 。1946年 ， 天文学家莱曼 斯皮策讨论了空间望远镜相比于地面望远镜的两个主要优势 ， 即望远镜的角分辨率不受大气影响 ， 可达衍射极限 ， 以及可以探测到被会大气层强烈吸收的红外线和紫外线 。1962年 ， 美国国家科学院建议研发太空望远镜 ， 1968年 ， 美国国家航空航天局（NASA）计划研制直径3米的太空反射望远镜 ， 并计划于1979年发射 。
2.2 资金问题
然而 ， 这个项目在资金上遭遇了困难 。由于太空望远镜的成本比地面望远镜高得多 ， 遭到了美国国会的质疑 ， 使得该项目的预算被削减 。而在1974年 ， 政府开支的削减导致国会取消了该项目的全部资金 。经过天文学家全国性的游说 ， 参议院最终同意给该项目其最初由国会批准的预算的一半资金 。资金的减少导致不得不减小项目的规模 。计划的望远镜直径从3米变成了2.4米 ， NASA也不得不和欧洲航天局（ESA）合作 ， 由ESA提供该望远镜的第一代仪器以及太阳能电池的一部分资金和技术支持 。作为回报 ， 欧洲航天局拥有该望远镜不少于15%的使用时间 。1978年 ， 美国国会批准了给该项目三千六百万美元的拨款 ， 该望远镜的设计工作才真正开始 ， 并计划于1983年发射升空 。
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哈勃望远镜的2.4米主镜面（图源：NASA）
2.3 工程挑战
资金只是一方面的障碍 ， 望远镜部件的设计和建造也是一个不小的挑战 。由于太空望远镜的观测波段从可见光一直延申到紫外波段 ， 以充分利用空间环境 ， 以及太空环境的特殊性 ， 望远镜的设计和建造必须符合及其严格的规范 ， 镜面的抛光精度也要求达到10纳米 。此外 ， 还有航天器的建造和计算机数据处理系统的研制也充满了挑战 。航天器的建造必须考虑阳光直射和地球阴影导致的温度变化以及望远镜精确指向的问题 ， 而研制出的计算机需要有处理望远镜大量数据的能力 。这项大工程需要各方面的合作以及数千人的参加 。由于技术、工程和管理上的问题 ， 项目的进度大大落后于计划 ， 预算也不断增加 。镜片的建造于1981年底全部完成 ， 而各系统的组件直到1984年才完成 ， 并开始测试 ， 发射时间也推迟到了1986年 。1983年该望远镜被命名为哈勃望远镜 。
2.4 意外阻碍


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