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因為他,哈勃望遠鏡當初竟差點報廢

哈勃太空望遠鏡(Hubble Space Telescope,縮寫為HST)是以天文學家愛德溫·哈勃為名,在軌道上環繞著地球的望遠鏡,它的位置在地球的大氣層之上,因此影像不會受到大氣湍流的擾動,視相度絕佳又沒有大氣散射造成的背景光,還能觀測會被臭氧層吸收的紫外線。它於1990年成功發射,彌補了地面觀測的不足,幫助天文學家解決了許多天文學上的基本問題,使得人類對天文物理有更多的認識

1990年4月25日,由美國太空梭送上太空軌道的 「哈勃」望遠鏡長13.3米,直徑4.3米,重11.6噸,造價近30億美元。它以2.8萬公里的時速沿太空軌道運行,清晰度是地面天文望遠鏡的10倍以上。同時,由於沒有大氣湍流的干擾,它所獲得的圖像和光譜具有極高的穩定性和可重複性。

哈勃望遠鏡幫助科學家對宇宙的研究有了更深的了解。然而,由於美國航空航天局把哈勃SM4確定為最後一次維修任務,因此,哈勃的退役在即,而它新的繼任者詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)發射升空,並逐步接替哈勃太空望遠鏡的工作。

望遠鏡的鏡子和光學系統是最關鍵的部分,因此在設計上有很嚴格的規範。一般的望遠鏡,鏡子在拋光之後的準確性大約是可見光波長的十分之一,但是因為空間望遠鏡觀測的範圍是從紫外線到近紅外線,所以需要比以前的望遠鏡更高十倍的解析力,它的鏡子在拋光後的準確性達到可見光波長的二分之一,也就是大約30納米。

珀金埃爾默刻意使用極端複雜的電腦控制拋光機研磨鏡子,但卻在最尖端的技術上出了問題;柯達被委託使用傳統的拋光技術製作一個備用的鏡子(柯達的這面鏡子永久保存在史密松寧學會)。1979年,珀金埃爾默開始磨製鏡片,使用的是超低膨脹玻璃,為了把鏡子的重量降至最低,採用蜂窩格子,只有表面和底面各一吋是厚實的玻璃。

在1990年4月哈勃空間望遠鏡發射升空的數星期後,研究人員發現從哈勃空間望遠鏡傳回來的圖片有嚴重的問題,獲得的的最佳圖像品質也遠低於當初的期望:點源的影像被擴散成超過一弧秒半徑的圓。

通過對圖樣缺陷的分析顯示,問題來源於主鏡的形狀被磨錯了。雖然這個差異小於光的1/20波長, 鏡面與需要的位置只差了微不足道的2微米,但這個差別造成了災難性的球面像差。這樣來自鏡面邊緣的反射光不能聚集在與中央的反射光相同的焦點上。

哈勃作品

1993年,奮進號執行了對哈勃空間望遠鏡的第一次維修,研究人員設計一個有相同的球面像差,但功效相反的光學系統來抵消錯誤,相當於配上一副能改正球面像差的眼鏡。用來改正球面像差的儀器稱為空間望遠鏡光軸補償校正光學(COSTAR)。為了給COSTAR在望遠鏡內提供位置,必須移除其中一件儀器,天文學家的選擇是犧牲高速光度計。

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