2020年05月01日 星期五
三十而立的哈勃奋斗史
——写在哈勃太空望远镜运行30周年之际

    □ 郑永春

    5次维修

    从1993年到2005年,奋进号、发现号、哥伦比亚号、亚特兰蒂斯号航天飞机先后派出航天员,对“哈勃”进行了5次大规模维修。不仅修正了它的镜片缺陷,而且还对大量的核心器件进行了维护更新。这些维护大大延长了它的寿命,这也是“哈勃”在30年后还能工作的主要原因。虽然,航天飞机单次飞行的费用高达15亿美元。但相比“哈勃”的出色表现,这些费用还是值得的。

    2011年,航天飞机退出了历史舞台,人类从此失去了对哈勃望远镜的维护能力,只能看着它慢慢老去。这位奋斗了30年的老将,现在已经满身伤病,老态龙钟。所有人都清楚,总有一天它也会“死”的。

    1993年,“哈勃”进行了第1次维修,移除广角和行星照相仪,安装2号广角和行星照相仪,相当于给它戴上一副眼镜,使它重新看清这个宇宙。

    1997年2月13日,“哈勃”进行了第2次维修,更换了近红外相机、多目标分光仪和图像摄谱仪等11种设备。

    1999年12月,“哈勃”进行了第3次维修,更换了6台陀螺仪、导星传感器和计算机、隔热毯。安装了一套电压/温度改善装置,以防止电池过热。

    2001年,“哈勃”进行了第4次维修,安装了测绘相机,更换了太阳能电池板和已工作11年的电源控制装置,激活了处于休眠状态的近红外相机和多目标分光计。

    2009年,“哈勃”进行了第5次、也是最后一次维修,安装了宇宙起源光谱仪(COS)和宽视场相机3,维修了高级巡天相机(ACS)和成像光谱仪(STIS),更换用了18年的旧电池,安装了6个新的陀螺仪,增加了一套新的精确制导系统,帮助望远镜指向正确的方向。

    由此可见,“哈勃”一生“坎坷”,它之所以能源源不断地将清晰的图像传回地球,为人类提供真实的宇宙场景,是人类利用航天技术长期维护的结果。相比以天文学家为主导的地面望远镜研制,太空望远镜的研制与一个国家的航天技术能力密不可分。所以说,“哈勃”的成功,是航天工程师和天文学家共同努力的结果。

    为了避免重蹈“哈勃”的覆辙,作为继任者的詹姆斯韦伯太空望远镜的发射时间一再延期,一直在检查可能出现的各种问题。因为这架望远镜不仅造价高达上百亿美元,而且要送到距离地球150万千米之外,比哈勃的10多亿美元、500千米贵了很多,也远了很多。航天飞机已经退役,詹姆斯韦伯太空望远镜发射之后如果出现问题,很难再有机会去维修了。

    让星空连接每一个人

    哈勃望远镜是由美国宇航局和欧洲空间局共同出资的,所以,这两位金主是“哈勃”的管理方。但是,发射之后,谁来管理它的观测数据呢?美国宇航局和科学界之间发生了控制权之争。斗争的最后结果,是谁也别管,新成立一个太空望远镜科学研究所。这个研究所不受任何机构管辖,挂靠在美国大学天文研究联盟。这是一个联盟性的组织,由32所美国大学和7个国际会员组成。也就是说,全世界的天文学家都可以自由获取和利用哈勃望远镜的观测数据,“哈勃”连接了每一位天文研究者。

    在哈勃望远镜迎来30周年生日的时候,美国宇航局发起了一项活动——What Did Hubble See on Your Birthday你生日那天,哈勃看到了什么?美国宇航局发布了“哈勃”拍摄的366张星空照片,每天一张,其中也包括了4年才有一次的2月29日。

    很多中国人都相信,地上的每个人,都对应着天上的一颗星,每个人与宇宙之间都存在着天然的联系。现代天文学研究也表明,我们小小的人体,就集中了整个宇宙的所有元素种类。所以,人和宇宙之间存在着天然的联系。有些人也相信,重要人物出生的时候,天异象,而每个人都有成为大人物的梦想。这个活动打动了很多中国人的心,在网络上引发了数亿人的关注。大家都想看一看,在自己的生日那一天,“哈勃”看到了什么?

    我也不能免俗,输入了自己的生日。于是,我看到了那一天“哈勃”拍摄的星空照片。这张照片就是2019年3月11日的南蟹状星云。在这张照片中,一个沙漏状的星云结构,很是震撼,在距离地球几千光年之外,一颗衰老的红巨星和一颗即将燃尽的白矮星纠缠在一起。这张照片也在时刻警醒我,时间就像这个宇宙沙漏,正在快速地流逝,人的一生极为短暂,要抓紧每一分钟,过好每一天。

    与此同时,“哈勃”也发布了它30年探索过程中的30张经典照片,里面有我所喜欢的火星、土星和木星这些太阳系内的行星。在未来,我还会持续的关注这些行星上的新发现,就像我们关心人类和地球的命运一样。(下)   

    (作者系中国科学院国家天文台研究员)

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