哈勃:让我们知晓宇宙与恒星年龄的太空望远镜

Astronaut undertakes renovation work on the hubble telescope
A great space to work.Image: REUTERS/NASA/Handou
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  • 哈勃太空望远镜在太空运行31年后出现了故障。

  • 科学家希望能尽快修复它,但其成就无可磨灭。

  • 哈勃确定了宇宙的年龄,并发现了新的恒星和星系。

太空里出状况了……哈勃遇到了麻烦。这台曾帮助科学家确定宇宙年龄并绘制暗物质分布图的哈勃太空望远镜,出现了计算机故障。

考虑到这台望远镜于1990年发射,其计算机制造于八十年代,这一情况几乎不足为奇。我们之中又有多少人的个人电脑能用得这么久?

但这次故障并不会削减哈勃在太空服役期间所取得的非凡成就。

进入轨道:哈勃太空望远镜从航天飞机上释放。Image: NASA

什么是哈勃太空望远镜?

哈勃太空望远镜是一座大型太空天文台。它彻底改变了天文学自1990年发射以来,据NASA介绍,该望远镜由NASA与欧洲航天局共同研制。

它以开创性的美国天文学家埃德温·哈勃,他是首位发现宇宙加速膨胀证据的人,该发现奠定了关于宇宙和恒星如何诞生的大爆炸理论的基础。

在2021年6月计算机问题浮现之前,哈勃已完成超过130万次观测,产出了超过18,000篇科学论文。它被认为彻底改变了人类对宇宙的认识。

在距地球表面547公里的轨道上运行,哈勃得以清晰观测太空,不受大气层扭曲效应的影响,拍摄了许多令人震撼的影像,并解开了宇宙中一些长期存在的谜题。

哈勃的体积与一辆校车相当,在这一近地轨道上已飞行超过60亿公里,速度为每小时27,000公里。

哈勃拍摄的木星大红斑。Image: NASA

哈勃能看到什么?

在其太空旅程中,哈勃太空望远镜帮助证实了所有星系的中心都存在黑洞,包括我们所在的银河系在内。

它还首次绘制出宇宙中暗物质的分布,并追踪了相互碰撞的小行星。它还能观测到恒星、行星乃至整个星系的形成与消亡。

哈勃拍摄到,两颗注定湮灭的恒星相互作用,形成了这一环状的光与气体。Image: ESA/Hubble & NASA, K. Noll

为了拍摄清晰锐利的图像,哈勃必须保持稳定的姿态。它没有推进器,而是利用牛顿第三运动定律——即作用力与反作用力大小相等、方向相反的那条定律——来使其三个陀螺反作用轮朝相反方向旋转。

由于没有大气层干扰射入的光线,哈勃甚至能在地球上观测到月球表面的一盏夜灯。借助陀螺仪稳定飞行,哈勃能够持续聚焦于遥远天体,将其可能的移动幅度限制在0.000002度以内。

迄今为止,它观测到的最古老天体距离地球超过134亿光年,这意味着它所观测的天体形成于宇宙诞生(距今138亿年前)后不久。我们能够精确确定这一时间,要感谢哈勃。

类星体——哈勃的继任者詹姆斯·韦伯太空望远镜将研究其起源。Image: NASA

望远镜出了什么问题——又将如何修复?

哈勃的有效载荷计算机于2021年6月13日停止工作。望远镜本体及其仪器均未受影响。

自哈勃由航天飞机送入轨道以来,已有多名太空行走的宇航员多次对其进行升级。此次故障也并非首次。2018年,该望远镜进入“安全模式”,因陀螺仪出现问题。2019年初,一次硬件故障导致其相机失灵。

过去,望远镜出现的问题可以通过让宇航员搭乘航天飞机升空,在轨道上进行维修来解决。迄今为止,五次维修任务已升级了其机载技术。

但自2011年航天飞机计划结束以来,这一途径已不再可行。NASA表示希望从地球上重启出现故障的计算机。科学家认为望远镜其他部件上的一处故障可能是导致问题的原因。

哈勃将由一座新的轨道天文台取代,即詹姆斯·韦伯望远镜,其计划于2021年底发射。科学家计划将其聚焦的天体包括类星体——超大质量黑洞,其质量为太阳的数百万至数十亿倍。

在新望远镜进入轨道之前,全球天文学界期待NASA的团队能够让哈勃重新恢复运行,以延续其揭示恒星与宇宙奥秘的工作。

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