永远的“哈勃”

llccqq · 发表于 2011-5-22 09:26

老兵不死，只是凋零。对于“哈勃”这个老兵，是否也会如此？

记者◎曹玲

一推再推的第五次大修

回忆起当年对哈勃太空望远镜进行的第一次维修，美国前宇航员杰弗里·霍夫曼（Jeffrey Hoffman）在电话那头接受本刊记者采访时依然十分兴奋：“那是我在太空最难忘的举动。1993年12月4日，航天飞机伸出遥控机械臂抓住了哈勃，把它固定在专用的支架上。第二天，我和另外一名宇航员斯托里·马斯格雷夫出舱进入太空。那感觉真的非常神奇，背对哈勃，面对茫茫宇宙，感觉像漂浮在无限的自由里。不过修复哈勃的任务也非常艰巨，操作要像外科医生一样精细。我把脚固定在平台上，和同事一起更换了3台陀螺仪，这可以让它在跟踪天体时保持固定的姿态。”
“事隔一天，我和马斯格雷夫又进行了第二次出舱修理，用新相机更换了旧相机，那是专为纠正哈勃的主镜误差而设计的。又隔了一天，我们进行了第三次舱外活动，更换了一个太阳能电池帆板的驱动装置，原来的装置会因为太空温度剧烈变化导致望远镜不停地颤抖。3次任务加起来，我一共出舱活动了24个小时，是整整一天。当时，我的两名同事还为哈勃戴上了‘眼镜’，那是一组由透镜组成的修正装置。如此，哈勃的视力就得到了矫正，从此改变了命运。”
那是1993年12月，哈勃升空3年半之后的第一次维修。当时美国航空航天局派遣7名宇航员乘坐“奋进号”航天飞机进入轨道修复哈勃，霍夫曼就是其中的一位。
如今，哈勃又面临第五次、也是它有生之年的最后一次大修。自1990年进入太空起，它已在天上飞行了18年，就像一辆开了18年的汽车，即便当年是如此之风驰电掣，现今也难掩力不从心的倦容。
修复时间因各种原因被一再推迟。美国航空航天局年初打算于年中进行修复，后又将时间推迟至10月中旬。然而10月底他们又宣布，因哈勃上的数据处理系统出现严重故障，无法正常存储观测数据并传回地球，将维修计划推迟到明年年初。
即将到来的第五次大修是哈勃延续生命的最后机会，宇航员将乘坐“亚特兰蒂斯号”航天飞机，从肯尼迪飞行中心出发，进入哈勃太空望远镜的轨道，捕捉并修理它。宇航员会更换被烧坏的巡天相机的电路板，这是哈勃的主相机，那些壮观、令人难忘的天文照片就是由它拍摄的。
正是这些图片勾起了公众对哈勃的热情。哈勃就像人类的眼睛，好奇地凝视着宇宙。它是第一个、也是唯一一个主要通过观测可见光来认识宇宙的望远镜，传回了无数完美清晰、绚烂多姿、细节丰满的宇宙图像。如果人眼能看得如此深远、真切，宇宙差不多就是如此。那些美妙的图片似乎富有智慧，不需任何注释便能给人带来震撼，让人在面对时不由自主地感慨：“这就是我们的宇宙！”不论图片展现的是什么，行星、稠密恒星区、华美的星云、壮观的星系碰撞，以及宇宙大尺度结构，每一幅图片都会引起你对宇宙空间的私人想象。
哈勃走进公众视线的过程和互联网的发展密不可分，当它拍摄的数字图像首次进入公众视界时，正值互联网的发展呈指数级增长。和其他有趣、免费的东西会在网上迅速流传一样，哈勃所拍摄的图片以无比绚烂的视觉效果，成为广大网民的屏保和桌面，悄悄走进普通人的生活。
事实上，我们头顶上还有20多个形态各异的太空望远镜围绕地球飞来飞去，提供各种宇宙视角，但是人们似乎视而不见，最宠爱的依然是哈勃。或许是因为其他太空望远镜局限在科研范围，只能观测那些人眼看不见的光波，其中有很多还因为大气层的缘故从未到达过地球。它们和哈勃不同，大多无法修复，零件磨损、陀螺仪失灵、电池耗干等硬件条件制约了它们的寿命，一般只有3～7年。而哈勃在设计之初，就已经被考虑到维护问题，身上的很多组件都可以比较容易地拆卸下来，到目前服役期限已经超过太空望远镜为期15年的平均寿命。
总之，哈勃就是比其他太空望远镜长寿，它的使用期限被一再延长，任何放弃它的计划都会遭到公众反对。2004年，也就是“哥伦比亚号”航天飞机失事后一年，美国航空航天局决定不再对哈勃进行维修。消息一出，愤怒的评论和信件像雪片一样涌进报纸和杂志的编辑部，电台和电视台的脱口秀节目也纷纷谴责美国航空航天局置哈勃于死地的行为，呼吁恢复修复哈勃的基金，让它多活几年。国会最终顺应民意，扭转了美国航空航天局的决定，为哈勃争取到第五次修复机会。

哈勃的财富

如果哈勃是个明星，也是那种一出道就丑闻缠身、后来通过自己的神奇天赋和刻苦努力而赢得万人宠爱和尊敬的明星。
哈勃进入太空后立刻成为万人瞩目的“首席天文台”，但是欢呼声刚过，它就进入了一段长达3年半的低谷期。天文爱好者都知道，那几年哈勃被讥讽为“科技小丑”、“一颗蒙羞的人造卫星废物”、“哈跛太空望远镜”（The Hobbled Space Telescope）。这是因为，它的主镜竟然出现球面相差，基本原因是主镜磨制错误，原本想要把70%～80%的光反射到聚焦良好的“光核”中，结果却只有小部分对准光核，其余均散布到光核周围的扩散光晕中。这样一来，到达哈勃的光线严重变形，导致最终拍摄的图片模模糊糊，算是一个非常小儿科的错误。美国航空航天局花了16亿美元，结果送了一个“近视眼”上天，帮他们“窥视”宇宙的秘密，真是贻笑大方。为此，和哈勃有关的很多工作人员始终感到抬不起头，被人在背后指指点点戳脊梁骨。
直到2003年底，霍夫曼和同事们对其进行修理后，哈勃才开始实至名归，成为最多产、最富有创造力的科学仪器。它每天都可以开工，不像地面上的望远镜会受大气影响，观测范围几乎涵盖太阳系内所有天体，原则上可以达到宇宙观测的极限。
1995年12月，哈勃用了10天时间感光，拍摄到一幅名为“哈勃深空”的图像。图像中的星系远在宇宙边缘，是大爆炸后不久宇宙形象的冻结。美国航空航天局将这幅被誉为“上帝之手”的照片递交给国会，是显示成绩最好的成绩单。
18年间，无数的研究论文使用了哈勃所得到的数据，高等教科书的内容一次次被哈勃改写，大学生们通过哈勃认识了新的世界和宇宙。这其中，它所做出的最重要的贡献是解决了持续数十年的宇宙年龄之争。之前，关于宇宙年龄的观测数据非常糟糕，无法得到天体物理学家的信任，有人认为宇宙是100亿岁，也有人认为是200亿岁。因为整个宇宙都在以已知的速率扩张，我们可以将时钟倒转，测定多久以前所有东西都在一个点上。哈勃通过精确测量遥远星团中某类恒星的亮度变化，代入一个简单的计算公式，告诉了答案：宇宙诞生于140亿年前。
此外，哈勃还证明了黑洞的存在。长久以来，研究人员一直怀疑一些大星系，比如我们银河系的中心有一个特大质量的黑洞正在吞噬恒星、星云和周边路过的物质。该中心存在如此密集的恒星，基于地球的望远镜只能看见由成百上千颗恒星挤成一堆的斑驳的星光。从太空中，哈勃望远镜高分辨度的图像让我们看到每一颗独立的恒星，以及它们围绕银河系中心的运动。那些恒星的移动速度远远超过正常值，似乎有一个小型的、看不见的强大引力牵引着它们。为了使方程平衡，研究人员得出结论：一个黑洞潜伏在银河系的中心。
在这18年，哈勃收获了无数鄙视的口水，也收获了满园芬芳的赞美。它被称为是各种眼花缭乱记忆的代言人，比如一个错综复杂的大工程、一次失败、一个制造奇迹的机器、一份工作、一件让人着魔的东西、美国航空航天局的未来、美国航空航天局的毁灭……不管它是什么，它的真实身份仍是一架口径2.4米、公共汽车般大小的太空望远镜。随着天文学家对观测的要求越来越高，它也开始力不从心。美国航空航天局计划于2013年发射小型火箭，推动哈勃落向太平洋，随后打捞出来送进博物馆。
正式退休之前，美国航空航天局已经替它选好了接班人，正在建造中的詹姆斯·韦伯望远镜将于2013年闪亮登场。它不像哈勃那样围绕地球旋转，而是飘荡在从地球到太阳背面150万公里的空间，因为离地面过远，即使出了故障也不可能频繁派人修理。韦伯望远镜的口径达到6.5米，面积为哈勃的5倍以上，观测性能将远超哈勃。但是它主要用于观测红外光，除了天文学家之外，它眼中的宇宙并不为人所知。所以，我们可能会依然怀念哈勃