哈勃望远镜维修

郭红锋

1923年，德国科学家赫尔曼·奥伯斯发表了一篇文章，其中提到了可以用火箭将望远镜送入太空，这是人类最早提出把天文望远镜带出地球的构想。1946年，美国的天体物理学家莱曼·斯皮策也发表了一篇文章，介绍了太空望远镜的科学价值。1969年，在斯皮策的努力下，大型太空望远镜项目被美国国家科学院批准，人类真正开始了实施太空望远镜计划。但是，研制大型太空望远镜所需要的人力物力是极大的，1975年，欧洲空间局带着资金和技术加入进来。1977年，美国国会最终批准了对太空望远镜项目的资助。

哈勃太空望远镜，以著名天文学家爱德温·哈勃的名字命名。1990年4月24日，在斯皮策的太空望远镜构想过去了40多年后，哈勃太空望远镜终于由美国“发现号”航天飞机带入预定轨道，开始了史无前例的太空天文观测工作。

哈勃望远镜是运行在地球大气层之上的地球轨道望远镜，因没有地球大气影响，拥有地面望远镜无法比拟的好处，例如，星象稳定锐利，能观测到更暗的天体，还能观测到容易被臭氧层吸收的紫外线等。

哈勃望远镜的成功之路并非一帆风顺，它升空之后传回来的第一张照片并没有达到预期的效果，说明望远镜的镜面有些问题。科学家经过仔细检查上万张图纸和各道工序记录，发现望远镜的主镜边缘磨得比正常值差了2.2微米，导致哈勃望远镜患上了“近视症”，原本设计的观测精度是0.1角秒，现在变成了0.7角秒。

通常地面上的大型设备安装后出现一些误差也是常有的事，往往需要一段时间的调整和维修，使望远镜到达预期指标就可以了。但是，哈勃望远镜已经在太空上，要想调整和维修必须派人登上太空，这可是史无前例的艰巨任务。科学家们决定派遣航天员搭乘航天飞机登上太空，进行人类太空史上最惊险的一次太空行走（史称惊天大维修），给哈勃望远镜安装一个光学矫正系统（相当于给哈勃望远镜“戴上一副近视镜”）。

1993年12月2日，7名航天员搭乘“奋进号”航天飞机来到在轨运行的哈勃望远镜上，进入望远镜镜身内部，拆除了几个部件，把预先做好的矫正装置安装到哈勃主镜前。由于科学家事先经过周密计算和精心加工，当航天员们经过10天的大冒险工作，终于使哈勃望远镜视力恢复，达到了比设计指标更好的水平。1994年1月13日，科学家紧张地在电脑屏幕前等待着维修后哈勃发回的第一张照片，当一幅无比清晰的M100星系图像显示在屏幕上时，科学家们流下了激动的泪水——哈勃望远镜终于成功得救了。

1997年2月11日，又有7名航天员搭乘“发现号”航天飞机飞入太空，执行哈勃望远镜的第2次修理工作。这次维护，航天员在太空为望远镜更换了近红外照相机和多目标光谱仪、望远镜成像光谱仪、太阳能电池板，修补了望远镜表面绝缘涂层，更换了部分老化严重的设备等。

1999年12月，航天员第3次搭乘航天飞机进入太空，除了给哈勃望远镜更换了全部6个陀螺仪（陀螺仪是用于帮助HST精确对准天体目标的一个传感器），还给哈勃更换了1台比以前快20倍的计算机和1台比以前大10倍容量的数据记录仪，提高了运行速度。

2002年3月2日，同样是7名航天员再次去给哈勃空间望远镜做例行的维护和升级。这一次维修为它安装了先进的勘测相机，更换了新的太阳能电板，安装了新的冷却系统，使它重新恢复了红外视力等。这次为哈勃望远镜更换的新的电力系统，能够以更稳定的状态让它在轨道上多工作几年。

2003年，“哥伦比亚号”航天飞机失事，七名航天员全部遇难，这次事故让美国国家航空航天员局（以下简称NASA）的高层对是否对哈勃望远镜再进行维修犹豫不决。然而，哈勃望远镜的巨大贡献让全世界的人都翘首以待，航天员们以及科研人员们也都希望可以再次维修哈勃。由于公众的热情支持，NASA决定对哈勃望远镜进行第5次，也是最后一次维修。

2009年5月11日，7名航天员在太空给它更换上了最先进的仪器和设备，拆除了老旧部件，还维修了有故障的组件，并再次更换了6个陀螺仪。这次维修起码为哈勃再延长了10年的寿命。

经历过5次维修，哈勃望远镜没有让人们失望，发回来大量的数據和照片，成功弥补了地面观测的不足，帮助天文学家解决了许多未知问题，使得人类对遥远天体的认识更加深入，成为天文学史上最重要的仪器。可以说，哈勃的超深空视场提供了天文学家目前能获得的最深入、最敏锐的太空深处光学影像。