以下文章经许可转载自The Conversation,这是一个涵盖最新研究的在线出版物。
天文气柱和尘埃的标志性图像,星系形成后不久的景象,以及由暗能量驱动的加速宇宙……公众和纳税人说“给我们更多!”。哈勃太空望远镜无疑是当今最受欢迎的科学项目之一。但情况并非总是如此。
奠定基础
它的起源可以追溯到几乎所有天文学家都使用照相底片在地面望远镜上记录图像的时代,因此在太空中建立一个雄心勃勃且昂贵的观测站的想法并不受欢迎。
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20世纪60年代最有影响力的天文学家认为,最好把这笔钱花在15个帕洛玛山200英寸巨型望远镜的复制品上,而不是把所有赌注都押在一个不如它大的太空望远镜上。
尽管如此,美国宇航局还是将哈勃视为一个长期目标。到20世纪70年代初,随着航天器的初步设计产生,我的同事们了解了哈勃的潜力,情况开始发生变化。
这种太空望远镜能够拍摄出质量上的巨大飞跃的图像,就像伽利略将第一个天文望远镜应用于肉眼观察一样。它将探测到比地面巨型天文台探测极限更远的恒星和星系。我于1972年离开我在芝加哥大学的教授职位,成为该拟议项目的科学负责人,并认为收集科学支持是我最重要的直接工作。
最终,这个想法流行起来,美国和欧洲大多数主要天文台的科学家和团体都参与了建造天文台、其各个科学仪器以及规划要进行的科学研究。从普遍的怀疑到天文学家不想错过这班船,情况发生了变化。
最初的几年用于许多类型的科学仪器的初步设计,使用了通过竞争选拔出来的科学家。当我们进入选择团队建造仪器时,我们举行了一场新的比赛。选择了提出最现代方法的团队,留下了一些自早期研究以来就参与其中的人员。
硬件在1977年开始建造,甚至早于哈勃在1978财政年度获得国会资助。准备工作在坎坷而昂贵的道路上进行,这将使其准备在1986年末发射。但随后发生了航天飞机挑战者号事故,随着航天运输系统重新投入使用,导致了数年的延误。哈勃最终在1990年4月乘坐发现号航天飞机进入太空。
最初的坎坷之路
几周内,看起来那些早期的怀疑者是我们中最明智的人。望远镜的主镜以极高的精度制造出来,并以空前的精度测量;但是测量设备错位了。这个错误导致了一个形成退化图像的镜子。不是90%的光聚焦的单个清晰核心,而是有一个包含20%的光的清晰核心,周围有一个光晕。我们被公开批评,被调查,并且成为恶搞漫画的主题。“科技火鸡”是一个流行的描述。
然而,研究人员开发了计算机程序来准确去除光晕,由此产生的图像的科学价值开始被认可。在接下来的几年里,关于哈勃的文章从最初的“如此重大的失误怎么会发生”的主题,变成了“残废的哈勃已经显示出这个有趣的科学结果”的引言,直到最后科学故事只是在最后一段提到哈勃正在使用有缺陷的镜子工作,但预计在第一次维修任务后情况会有所改善。
并且他们在1993年12月的维修任务中确实有所改进。那次的成功反映了美国宇航局和航空航天工程师和管理人员、太空望远镜科学研究所和宇航员团的辉煌时刻(实际上是几年)。科学仪器被安置在易于更换的盒子中。在1990年发射之前,制作了一个空仪器箱,以备其中一个科学仪器未能及时准备好时使用。
这个盒子被改装成容纳一组镜子,这些镜子将校正来自有缺陷的主镜的会聚光束,使其以原始状态到达科学仪器。安装了一个备用成像相机,其内部镜子中已经包含了校正,这是其设计的一部分。哈勃获救了,实际上产生的图像比我们公开预测的还要好。
重回正轨
令人高兴的是,剩下的就是历史了。
另外四次维修任务更换了故障组件,修复了在轨仪器,并更换了支持设备(例如数据记录器和计算机)以及科学仪器,因此今天的哈勃比以往任何时候都更强大。如果没有能力进行额外的维修任务,它的寿命将受到限制。无论我们还剩下多少时间都将是值得欢迎的,但在任何情况下,哈勃太空望远镜都必须被视为一次胜利。
能够站在哈勃项目的最前沿并塑造它所采取的方向是令人欣慰的。在我最喜欢的天文物体猎户座星云的工程图像是在第一次维修任务之前制作的。我被允许访问这些图像,并在分析中发现了现在被称为星周盘的物体。这些是环绕非常年轻的恒星(年龄远小于一百万年)的星周物质和原行星盘。
这些发现引发了一系列使用哈勃的研究,这些研究一直持续到今天。我刚刚提交了一篇关于其中最新的一篇论文,以供出版。它利用了最早和最近的图像之间的时间差异,这使我们能够看到星云的变化,并追踪从猎户座最年轻的恒星中喷射出来的物质,从而阐明恒星及其行星的形成过程。
这只是如果没有像哈勃这样的太空望远镜,我们现在肯定不会取得的发现之一。
C·罗伯特·奥德尔是范德比尔特大学的物理学和天文学研究教授,并接受美国宇航局的资助.