哈勃空间望远镜,是以天文学家爱德温·哈勃为名,在地球轨道的望远镜。哈勃望远镜接收地面控制中心(美国马里兰州的霍普金斯大学内)的指令并将各种观测数据通过无线电传输回地球。由于它位于地球大气层之上,因此获得了地基望远镜所没有的好处:影像不受大气湍流的扰动、视相度绝佳,且无大气散射造成的背景光,还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。于1990年发射之后,已经成为天文史上最重要的仪器。它成功弥补了地面观测的不足,帮助天文学家解决了许多天文学上的基本问题,使得人类对天文物理有更多的认识。此外,哈勃的超深空视场则是天文学家目前能获得的最深入、也是最敏锐的太空光学影像。

哈勃空间望远镜和康普顿γ射线天文台、钱德拉X光天文台、斯皮策空间望远镜都是美国国家航空航天局大型轨道天文台计划的一部分。哈勃空间望远镜由NASA和ESA合作共同管理。

哈勃望远镜的概念设计

哈勃空间望远镜的历史可以追溯至1946年天文学家莱曼·斯皮策(Lyman Spitzer, Jr.)所提出的论文:《在地球之外的天文观测优势》。在文中,他指出在太空中的天文台有两项优于地面天文台的性能。首先,角分辨率(物体能被清楚分辨的最小分离角度)的极限将只受限于衍射,而不是由造成星光闪烁、动荡不安的大气所造成的视象度。在当时,以地面为基地的望远镜解析力只有0.5-1.0弧秒,相较下,只要口径2.5米的望远镜就能达到理论上衍射的极限值0.1弧秒。其次,在太空中的望远镜可以观测被大气层吸收殆尽的红外线和紫外线。

斯皮策以空间望远镜为事业,致力于空间望远镜的推展。在1962年,美国国家科学院在一份报告中推荐空间望远镜做为发展太空计划的一部分,在1965年,斯皮策被任命为一个科学委员会的主任委员,该委员会的目的就是建造一架空间望远镜。

在第二次世界大战时,科学家利用发展火箭技术的同时,曾经小规模的尝试过以太空为基地的天文学。在1946年,首度观察到了太阳的紫外线光谱。英国在1962年发射了太阳望远镜放置在轨道上,做为亚利安太空计划的一部分。1966年NASA进行了第一个轨道天文台(OAO)任务,但第一个OAO的电池在三天后就失效,中止了这项任务了。第二个OAO在1968至1972年对恒星和星系进行了紫外线的观测,比原先的计划多工作了一年的时间。

轨道天文台任务展示了以太空为基地的天文台在天文学上扮演的重要角色,因此在1968年NASA确定了在太空中建造直径3米反射望远镜的计划,当时暂时的名称是大型轨道望远镜或大型空间望远镜(LST),预计在1979年发射。这个计划强调须要有人进入太空进行维护,才能确保这个所费不赀的计划能够延续够长的工作时间;并且同步发展可以重复使用的航天飞机技术,才能使前项计划成为可行的计划。

哈勃望远镜的重要发现

哈勃帮助解决了一些长期困扰天文学家的问题,而且导出了新的整体理论来解释这些结果。哈勃的众多主要任务之一是要比以前更准确的的测量出造父变星的距离,这可以让我们更加准确的定出哈勃常数的数值范围,这样才能对宇宙的扩张速率和年龄有更正确的认知。在哈勃升空之前,哈勃常数在统计上的误差估计是50%,但在哈勃重新测量出室女座星系团和其他遥远星系团内的造父变星距离后,提供的测量值准确率可以在10%之内。这与哈勃发射之后以其他更可靠的技术测量出来的结果是一致的。

哈勃也被用来改善宇宙年龄的估计,宇宙的未来也是被质疑的问题之一。来自高红移超新星搜寻小组和超新星宇宙论计划的天文学家使用望远镜观察遥远距离外的超新星,发现宇宙的膨胀也许实际上是在加速中。这个加速已经被哈勃和其他地基望远镜的观测证实,但加速的原因目前还很难以理解。经由哈勃空间望远镜的观测资料,宇宙的年龄是137亿年。

由哈勃提供的高解析光谱和影像很明确的证实了盛行的黑洞存在于星系核中的学说。在60年代初期,黑洞将在某些星系的核心被发现还只是一种假说,在80年代才鉴定出一些星系核心可能是黑洞候选者的工作,哈勃的工作却使得星系的核心是黑洞成为一种普遍和共同的认知。哈勃的计划在未来将着重于星系核心黑洞质量和星系本质的紧密关联上,哈勃对星系中黑洞的研究将在星系的发展和中心黑洞的关连上产生深刻与长远的影响。

休梅克-李维9号彗星在1994年撞击木星对天文学家是一件很意外的事,幸运的是这次撞击发生在哈勃完成第一次维护修好光学系统之后的几个月。因此,哈勃所获得的影像是自从1979年航海家二号飞掠木星之后最为清晰的影像,并且很幸运的对估计数个世纪才会发生一次的彗星碰撞木星的动力学事件,提供了关键性的学习机会。它也被用来研究太阳系外围的天体,包括矮行星冥王星和阋神星。

哈勃望远镜的军事用途

实际上,对于哈勃用于地面侦查的各种传言都是很可笑的,因为美国军方真正使用的空间地面侦查技术领先哈勃的技术两代以上。如KH-11“锁眼”侦查卫星,与哈勃同为洛克希德马丁制造的,制造时间也一样,其地面分辨率为15cm,远高于哈勃的26cm。其外形与哈勃相似,不了解这个领域的人有可能会把它误认为是哈勃。哈勃之所以曾经对地面运作,是因为需要校准设备。

不过,有消息称根据曝光的俄国A60机载激光武器试验机照片(Beriev A-60,苏联时期的遗存),机身徽标图案明确显示出以激光攻击哈勃空间望远镜的情景。这可能反映了俄罗斯认为哈勃望远镜对他们产生了军事威胁,或是明显的警告意味。

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