哈勃望远镜是什么类型的望远镜哈勃望远镜是什么类型的光学望远镜( 二 )

本段开篇的那句话如果反过来说，就是当时NASA遇到的尴尬。没有钱是万万不能的，但钱也不是万能的。即使得到了欧航局的帮助，望远镜的发射时间仍然一推再推，先是推迟到1986年3月，然后推迟到同年9月。这一次，他们不用再推了，因为问题已经不是望远镜打造的问题了。
（图片说明：技术人员在安装前对哈勃望远镜的主镜镀铝反射层后进行检查，这个镀铝层可以增强反射效果，提升哈勃的观测能力）
1986年1月28日，是天文史上最悲痛的一天，美国挑战者号航天飞机发生事故爆炸，7名宇航员全部牺牲。这个打击让NASA不得不停下脚步，暂停了航天飞机的发射。
研发哈勃望远镜的相关工作人员反倒是把握住了这个机会，继续提高望远镜的灵敏度、改进地面控制系统。但是，原本计划搭乘航天飞机进入太空的哈勃望远镜，不得不放在无尘室中精心保存，这无异于是在白白地烧钱。望远镜的发射，已经刻不容缓。
迟来的发射1990年4月23日，美国肯尼迪航天发射中心，万众瞩目的时刻终于到来。从提出构想到这一刻，已经过去了44年。这台在前不久决定以刚刚逝世一年的著名天文学家埃德温·哈勃的名字来命名的太空望远镜，终于装进了“发现者”号航天飞机，被发射升空。4月24日，在航天飞机的投放后，哈勃太空望远镜正式开始服役。
这个时候，原始预算只有4亿美元的哈勃望远镜，已经烧掉了接近15个亿。在它的身上，一共配备了五大武器：
广域和行星照相机（Wide Field and Planetary Camera,缩写：WF/PC）：为哈勃提供最高解析力，后被第二代和第三代广域照相机代替；戈达德高解析摄谱仪（Goddard High Resolution Spectrograph，缩写：GHRS）：由戈达德航天飞行中心制造，光谱分辨率可达90000，主要负责紫外线波段的观测工作，1997年时被太空望远镜影像摄谱仪（Space Telescope Imaging Spectrograph，缩写：STIS, ）代替；高速光度计（High Speed Photometer，缩写：HSP）：在紫外线、可见光和近红外线的波段上，每10微秒测量一次天体的光度变化和偏极性；暗天体照相机（Faint Object Camera，缩写：FOC）：提供极高的解析力，能够分辨0.05角秒的天体；暗天体摄谱仪（Faint Object Spectrograph，缩写FOS）：观测波长在1150至8500埃的摄谱仪，1997年被太空望远镜影像摄谱仪（STIS）代替。（图片说明：哈勃望远镜结构示意图1）
图为哈勃太空望远镜的结构示意
（图片说明：哈勃望远镜结构示意图2）
从尺寸上看，哈勃望远镜和一辆公交车差不多。它的口径为2.4米，总宽度4.2米，长度为13.2米，重量约为11.11吨。目前运行在大约540公里的高空，以每秒7.59公里的速度绕地球公转。
（哈勃太空望远镜和人类体型对比）
可是，这一台无数天文学家呕心沥血、栉风沐雨打造的望远镜，承载着无数人对宇宙的渴望与憧憬，却在传回第一张照片的时候就让所有人大跌眼镜。这是怎么回事呢？
15亿美元的“天大错误”哈勃传回来的第一张照片，出人意料地不清晰，大概就是下面这个样子。
不是你的眼神有问题，你的手机屏幕也很好，是哈勃太空望远镜的问题。
这个问题马上成为了当时的热点新闻，让哈勃望远镜成为了全美国茶余饭后吐槽的焦点。《新闻*》杂志的封面甚至起了 15亿美元的大错的题目。
15亿美元，换来了5毛钱的特效。
喷射推进实验室主任卢·艾伦领导的委员会马上寻找其中的原因，最终发现：问题还是出在了珀金·埃尔默公司的身上——恐怕这些技术人员，已经恨得牙根直痒痒，不知道当初为何把这项任务给了这家公司。
导致哈勃望远镜观测能力大大弱于预期的原因，就在于主镜的打磨。这就要从哈勃望远镜的原理说起了。
从本质上说，哈勃太空望远镜的原理和折反射望远镜差不多，但是能够观测到的波长范围更加宽广。光线射到主镜后，通过主镜反射到副镜上。这里的主镜画得比较平，但其实是一个凹面镜。
（图片说明：哈勃望远镜原理示意图）
光线由副镜反射，通过主镜内的孔，并汇聚在焦点上。只要在焦点上安置接收仪器，就可以实现将远处天体的放大。这里，首先就得要求主镜有完美的平整度，其次就是主镜的曲率要完美实现。否则，看上面的原理图就知道，光线一定会散开。
（图片说明：工作人员在打磨主镜，可以看到主镜中间有一个孔是方便副镜反射的光线通过的）
结果，由于主镜的曲率有了一点点细微的偏差，就产生了实际像点与理想像点的位置之差，这种偏差叫做球面像差，也叫球差。据计算，哈勃望远镜当时的球面像差仅有2.2微米，是人类头发的几十分之一。但是，对于哈勃这样的超精细设备来说，这个偏差是致命的。中国古人讲：“失之毫厘，谬以千里” 。而哈勃更夸张，失之微米，谬以光年。

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