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标 题: "哈勃"太空望远镜
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun Feb 29 20:52:18 2004), 站内信件
央视国际 (2004年02月29日 18:57)
CCTV.com消息(国际时讯):本周四,国际空间站的两名宇航员进行了令人瞩目的太
空行走,把人们的目光再次吸引到了浩瀚飘渺的太空。这些年,随着我们不断增进对宇宙
的了解,有一个名字也应该永远被我们铭记,那就是“哈勃”。可以说,没有“哈勃”太
空望远镜,就没有我们今天对宇宙的认知。然而,就是这位功勋卓著的老朋友,本月初却
遭到了被美国宇航局抛弃的命运。这到底是因为什么呢?今天,就让我们一起来听听“哈
勃”望远镜的故事,一起去见证它的成功与辉煌,一起去感受它的苦涩与无奈。
(一)欲览星河上九霄——哈勃诞生记
18世纪,望远镜已经成为人类观测宇宙必不可少的工具。但是到了20世纪初,人们越
来越发现,地球大气层对天文观测构成的障碍以及地面望远镜只能在夜间工作、无法连续
对天体进行观测等致命的弱点,已经无法满足人类探索宇宙的需求。在这样的背景下,建
立太空望远镜的想法应运而生。而我们的故事,就从这里讲起。
1946年,普林斯顿的天文学家莱曼·斯皮策提出,要想更好地观测宇宙,首先要冲出
地球的大气层。1962年,太空望远镜的构想初具雏形。大约10年后,建立太空望远镜的计
划正式提出,当时它被称为“大规模望远镜”。
1977年,美国国会正式批准了这项计划,并将其更名为“哈勃”太空望远镜,以纪念
美国著名的天文学家埃德温·哈勃。哈勃是“星系天文学之父”和观测宇宙学的奠基人,
他确定了银河系之外还存在着河外星系,并证明宇宙处于不断地膨胀之中,这一里程碑式
的发现促使爱因斯坦修改了他的宇宙学方程,并最终引出了关于宇宙起源的“大爆炸”理
论。上个世纪50年代,诺贝尔委员会已经决定将物理学奖颁发给哈勃,不幸的是,死神的
不期而至让哈勃与诺贝尔奖擦身而过。因此,将这第一台太空望远镜命名为“哈勃”,就
成了对大师最好的纪念。
然而,哈勃望远镜自从名字诞生的那天起,就开始了它历经磨难的上天之路。1981年
4月12号,美国第一架航天飞机“哥伦比亚号”发射成功,但哈勃的研制进程却因预算和技
术问题被推迟。直到1985年,哈勃望远镜才制造完成。然而,一年后“挑战者”号航天飞
机失事、航天飞机停飞3年的禁令,又使得哈勃的升空计划一拖再拖。
直到1990年,哈勃才终于等到了飞天的日子。那一年的4月25号清晨,哈勃太空望远镜
在世人的瞩目下,由“发现号”航天飞机发射升空。随着哈勃望远镜成功进入预定轨道,
人类探索宇宙的历史,也从此翻开了崭新的一页。
(二)辉煌荣耀15年 改变人类宇宙观
“哈勃”望远镜的升空,开辟了天文观测的黄金时代。作为迄今为止全世界惟一的可
见光太空望远镜,“哈勃”就像星云世界里的一名水手,始终孜孜不倦地为我们指引着方
向。15年来,“哈勃”发回了大量珍贵图片,一次又一次地向人们展现着绚丽的宇宙天体
,为天文学家更深入地了解宇宙提供了前所未有的丰富资料。
“哈勃”太空望远镜看起来像一个4层楼高的圆筒,其主体长13.3米,镜筒直径4.3米
,两块大约12米长的太阳能电池翼板伸展在镜筒两侧,重11.6吨,造价近30亿美元。“哈
勃”望远镜以2.8万公里的时速,沿距地面590公里的太空轨道运行,默默地窥探着太空的
秘密。
“哈勃”太空望远镜是一个完整的性能卓越的空间天文台,也是有史以来最大、最精
确的太空望远镜。它上面的广角行星相机可拍摄到几十到上百个恒星照片,其分辨率是地
面望远镜的10倍以上,观测能力相当于从美国东海岸的华盛顿看到位于美国西海岸洛杉矶
的好莱坞标志牌和星光大道上的名字。
“哈勃”望远镜最初的使命是测定哈勃常数。通过测定哈勃常数,科学家估算出了宇
宙的大致年龄是137亿年;“哈勃”望远镜上的超级摄谱仪向人们揭示了超新星的化学成分
;“哈勃”望远镜还发现了星系间物质流动和物质被吸入黑洞的证据,黑洞的发现被看成
是物理学、天文学的一个里程碑;而被天文物理学家们认为具有推动宇宙膨胀力量的“暗
物质”,也是“哈勃”望远镜首先发现的。同时,“哈勃”望远镜还证实了自宇宙“大爆
炸”以来,宇宙膨胀的速度并没有减慢,而且永远不会停止。
哈勃太空望远镜其他重要发现:
——发现两个星系的碰撞;
——发现行星状星云;
——发现恒星诞生和灭亡的过程;
——发现蟹状星云;
——发现SL-9彗星与木星相撞。
这一系列的伟大发现,是人类天文事业一个个辉煌的胜利。有人这样评价哈勃,“自
从1610年伽利略将他自制的望远镜转向太空以来,还没有任何东西像哈勃望远镜一样,如
此根本性地改变了人类对宇宙的理解。”
(三)鞠躬尽瘁 命运坎坷
现在,“哈勃”望远镜已经是拥有十几年航龄的老水手了。回首过去的日子,“哈勃
”除了拥有水手的坚毅,还像水手一样历尽坎坷,命运难测。从诞生之日起,“哈勃”望
远镜就一直在病痛中挣扎。而这,也成了“哈勃”望远镜的致命伤。
作为人类第一只探向太空的火眼金睛,哈勃却在一开始就得了眼病。哈勃一进入运行
轨道就遇到了麻烦,哈勃发回的照片有些模糊。美国宇航局的科学家发现,哈勃的主镜在
一个方向上错位了2.2微米,尽管这个误差只有一根头发丝的50分之一,但却使哈勃望远镜
的观测距离降低了近100亿光年,只有40亿光年,成为真正意义上的“差之毫厘、谬以千里
”。
为了修正这个误差,哈勃整整等了三年,直到1993年由美国“奋进号”航天飞机带领
专业人员,对哈勃进行了第一次“会诊”。经过三天共四次的太空出舱,宇航员为这个已
经高度近视的主镜戴上了“眼睛”,也就是增加了一个校正镜,矫正了它的偏差,同时加
装了一些新的设备,而这次维修总共花费了7亿美元。
虽然在执行了第一次高额维修后,哈勃的性能大大加强,照片也更加清晰,但是由于
主镜无法更换,哈勃的眼病始终无法根除,再加上零件的老化需要更换,因此每隔几年,
美国宇航局就要派航天飞机上天对哈勃进行维修。在随后的1997年、1999年、2002年,哈
勃又经过了三次维修,几乎每次维修后,“哈勃”望远镜在科学上的作用就会增大许多。
但是每一次维修,都要投入大量的金钱。以1997年2月11日到21日的维修为例,科研人员用
了两年的时间来制定那次飞行任务和培训计划,当时仅需要动用的工具就达150多种,整个
飞行成本高达8亿美元。
在经历了10多年的服役期后,“哈勃”已经超过了最初的10年设计寿命。它的陀螺仪
、蓄电池、晶体管、电阻以及许多精密仪器都在逐步老化,维修费用和难度也在逐步攀升
。
虽然老“哈勃”还在努力地坚持着向地球传回极具价值的照片和探测数据,但在许多
人看来,“哈勃”望远镜已经走到了“生命的尽头”,该到退役的时候了。
(四)弃“哈勃”保“太空” 美国计划“一箭多雕”
虽然老“哈勃”还在用行动一次又一次地告诉世人,自己尚未老矣,但是美国宇航局
还是在本月初对外公布了他们的决定:即日起停止对“哈勃”的维修和供应。从表面上看
,设备的陈旧、昂贵的维修费用和宇航员的安全,是美国宇航局决定抛弃“哈勃”的原因
。但是,事实远非我们看到和听到的那么简单。
2004年1月14号,美国总统布什在美国宇航局华盛顿总部,宣布了探索月球及火星的“
新太空计划”。几天后,美国宇航局就宣布,立即停止对“哈勃”望远镜的维修。业内人
士普遍认为,“哈勃”望远镜其实成了美国“新太空计划”的第一个牺牲品。
美国的“新太空计划”可分为三个阶段。第一阶段是从现在到2010年,目标是完成国
际空间站的建设;第二阶段从2008年到2014年,目标是开发新一代载人探索航天器并实现
载人航天飞行;第三阶段从2014年到2020年,目标是重返月球,在月球上建立永久性基地
,并以月球为中继站,登陆火星。
要想实现“新太空计划”,庞大的资金支持是必不可少的。放弃“哈勃”,既可以节
省经费,又可以集中精力搞新计划,不失为一个明智的选择。不过,放弃“哈勃”,原因
远不止于此。就好像布什在宣布新太空计划时,表面上说“我们进行宇宙飞行,是因为对
探索和了解的渴望是我们性格的一部分”一样,其实谁都知道,美国准备下大力气、花大
笔钱推行的“新太空计划”,绝不可能只是单纯地为了弘扬人类的探险精神、强调探索未
知的重要性。
众所周知,航天是一个扬国威、振民心、体现大国国力和地位的事情。航天强国才是
世界强国。20世纪60年代初,当时的美国总统肯尼迪开始推行“阿波罗”登月计划。那在
相当程度上是因为,冷战时期,苏联人上了天,美国人觉得丢面子,不允许自己落在强大
的对手后面。于是,有了1969年美国宇航员阿姆斯特朗登上月球的那历史性一幕。此后30
多年里,美国在航天领域的每一项引人瞩目的成就,都或多或少地起着振奋民心的作用。
1986年1月28号,“挑战者”号航天飞机在起飞后不久凌空爆炸。机上七名宇航员全部
遇难。这惨烈的一幕,给在现场和在家中收看直播的美国民众的心里留下了一抹重重的阴
影。5年后,承载着希望的“哈勃”望远镜发射成功,不负重望地给美国民众注入了一剂强
心针。然而,十多年后的今天,“哈勃”在振奋民心方面发挥的作用已经逐渐成了过去。
特别是去年,“哥伦比亚”号航天飞机的失事给美国民众带来的重创,使得美国政府急需
再做出一些令人振奋的动作,并出台一个鼓舞人心的大项目。“勇气号”火星探测器于是
扮演了这样一个角色。但是,航天器上有人和无人,对民众心理的冲击力是不一样的。所
以,在经过精心筹划之后,美国政府趁热打铁重提登月,既迎合了美国民众的心理,又迎
合了宇航界追求突破的需求。当然,对于布什本人来说,这项计划的出台,还可以帮助他
在今年的美国大选年里,赢得更多选民的支持,实在是一件两全其美的事情。
不过,专家们同时也指出,人类历史上,任何一个政府推出大型科学计划,更重要的
原因往往是,这项计划能满足国防和经济等多方面的需要。
军事领域毫无疑问是美国太空探索的重要着眼点。早在1996年,美国前总统克林顿在
一项航天政策中就宣称:“为了美国的国家安全利益,我们将发展、并且拥有外层空间的
控制权以维护我们在外层空间的自由行动,同时我们要遏制对手在太空的行动自由。”五
角大楼希望,在未来五年内建设一个多层次的导弹防御体系,除包括地面拦截设施外,还
包括外层空间拦截设施,以防止那些可能带有核弹头或者生化武器的导弹的攻击。太空探
索显然为这样的导弹防御计划提供了技术支持。美国国防信息中心的分析人士认为,如果
美国可以垄断太空,美国将不必担心任何敌人。
美国太空探索的另外一个重要目的在能源。世界不可再生能源枯竭的一天早晚是要来
临的。人类最终只有走出地球,才能保证在宇宙中的长久生存。在这种背景下,科学家普
遍看好一种取之不尽、用之不竭的新能源——-热核能。最好的热核燃料是无毒、无放射性
的氦-3同位素。这种同位素在地球上基本没有,而在月球上,却俯拾皆是,足以为地球提供
数千年所需的能源。如果假设一艘宇宙飞船能够运30吨的氦-3回来,那么美国一年的能源
都够用了。
(五)耀眼的余辉 永恒的记忆
正是由于这些原因,已经失去了利用价值的“哈勃”要为美国新的太空计划让路了。
将近15年的风雨,终于到了尽头。这一次,这位星云世界里的老水手、曾经无数次带给我
们激动和欢乐的老朋友,真的要和我们说再见了。虽然有着很多的遗憾,但是每一位热爱
“哈勃”望远镜的人都相信,“哈勃”的余辉将永远在太空中闪耀。
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