科技日報(bào)記者 張佳欣
35年前，美國國家航空航天局（NASA）將哈勃空間望遠(yuǎn)鏡送入近地軌道。自那時(shí)起，它便開啟了空間科學(xué)的新紀(jì)元。其拍攝的生動(dòng)圖像以及帶來的無數(shù)科學(xué)突破，重塑了人類對宇宙的認(rèn)知，還為新一代望遠(yuǎn)鏡的開發(fā)帶來了啟發(fā)。
35年后，盡管它的“繼任者”——“宜居世界天文臺”已提上日程，但哈勃望遠(yuǎn)鏡依然“寶刀未老”，在天文學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。
捕捉地面望遠(yuǎn)鏡無法觀測的景象
1990年4月24日，哈勃望遠(yuǎn)鏡搭乘“發(fā)現(xiàn)號”航天飛機(jī)升空。此后，它便一直停留在距離地球表面約515公里的軌道上。鑒于這個(gè)有利位置，哈勃望遠(yuǎn)鏡幾乎能毫無阻礙地觀測宇宙，在很大程度上避免了地球大氣層產(chǎn)生的干擾和模糊效應(yīng)。
美國《科學(xué)新聞》雜志報(bào)道，哈勃望遠(yuǎn)鏡與其他望遠(yuǎn)鏡的一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別在于，它能收集電磁波譜中紫外光部分的數(shù)據(jù)。這對于理解溫度超過數(shù)萬攝氏度的天體至關(guān)重要，比如大質(zhì)量恒星和黑洞附近的混亂區(qū)域。
地面望遠(yuǎn)鏡無法觀測來自太空的紫外光，因?yàn)榈厍虼髿鈱訒?huì)阻擋大部分紫外光。盡管其他一些空間望遠(yuǎn)鏡對紫外光敏感，但它們拍攝的圖像要模糊得多，而哈勃望遠(yuǎn)鏡則具有一雙“慧眼”，其觀測的清晰度是以往傳統(tǒng)地面望遠(yuǎn)鏡的十倍。其極高的靈敏度能捕捉到亮度僅為人眼所能看到的最暗恒星十億分之一的天體。而同樣以拍攝壯觀圖像著稱的詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡，對紫外光根本不敏感。
“在較短的紫外光和可見光波段，哈勃望遠(yuǎn)鏡在靈敏度和分辨率方面，仍然是人類所能達(dá)到的最佳水平?！泵绹箞D爾德天文臺天文學(xué)家凱文·海恩萊恩說。
仍是最受歡迎天文設(shè)備之一
對于一臺空間望遠(yuǎn)鏡來說，35年的“服役期”已經(jīng)相當(dāng)漫長。
“令人驚奇的是，35年后，哈勃望遠(yuǎn)鏡仍然擁有獨(dú)一無二的能力，是科學(xué)發(fā)現(xiàn)和論文發(fā)表領(lǐng)域的‘主力’?！泵绹站W(wǎng)援引美國西南研究院科學(xué)家?guī)鞝柼亍だ咨５碌脑挿Q，“科學(xué)家們申請使用這臺設(shè)備的時(shí)間，比實(shí)際可使用的時(shí)間多出好幾倍，這意味著只有最頂尖、最出色的觀測想法才能被哈勃望遠(yuǎn)鏡選中?！?/p>
據(jù)歐洲空間局官網(wǎng)報(bào)道，為了延長哈勃望遠(yuǎn)鏡的壽命，從1993年到2009年，宇航員乘坐航天飛機(jī)，對哈勃望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了5次維修，包括為其升級相機(jī)、計(jì)算機(jī)和其他支持系統(tǒng)。
如今，它已經(jīng)進(jìn)行了近170萬次觀測，觀測了大約5.5萬個(gè)天文目標(biāo)。截至今年2月，科研人員基于哈勃望遠(yuǎn)鏡的發(fā)現(xiàn)所撰寫的論文已超過2.2萬篇，被引用次數(shù)超過130萬次。哈勃望遠(yuǎn)鏡收集的所有數(shù)據(jù)都已被歸檔，目前數(shù)據(jù)總量已超過400太字節(jié)。申請利用哈勃望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測的科學(xué)家人數(shù)是實(shí)際獲得觀測機(jī)會(huì)人數(shù)的6倍，這使得哈勃望遠(yuǎn)鏡成為當(dāng)今最受歡迎的天文臺之一。
維護(hù)還是退役面臨兩難選擇
在1990年之前，地面上那些性能強(qiáng)大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，觀測范圍僅能觸及宇宙的一半。對于宇宙年齡的估算，各方觀點(diǎn)大相徑庭。當(dāng)時(shí)，人們只是懷疑超大質(zhì)量黑洞是一系列罕見高能現(xiàn)象背后的能量源泉。而且，在那個(gè)時(shí)期，尚未在任何一顆恒星周圍發(fā)現(xiàn)過行星的蹤跡。
哈勃望遠(yuǎn)鏡則取得了眾多突破性發(fā)現(xiàn)。它通過深空場觀測，揭示了無數(shù)早期宇宙中的星系；精確測量了宇宙的膨脹速度，為宇宙學(xué)研究提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)；發(fā)現(xiàn)超大質(zhì)量黑洞在星系中普遍存在，改變了人們對星系演化的認(rèn)知；首次測量了系外行星的大氣層，開啟了系外行星研究新紀(jì)元；也為發(fā)現(xiàn)加速宇宙膨脹的暗能量作出了重要貢獻(xiàn)。
然而，不可否認(rèn)的是，哈勃望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)在已超期服役，遠(yuǎn)超其最初的設(shè)計(jì)壽命。其最近一次維護(hù)任務(wù)是在近16年前。英國科技新聞網(wǎng)站The Register報(bào)道稱，目前，NASA沒有安排任何維護(hù)任務(wù)，而且軌道衰減意味著，這臺望遠(yuǎn)鏡遲早會(huì)以某種方式返回地球。
不過，哈勃望遠(yuǎn)鏡還能再進(jìn)行一次維護(hù)嗎？航天器還能提升到更高的軌道嗎？從技術(shù)上講，答案是肯定的。然而，需要考慮兩方面因素。一方面，即便通過維護(hù)延長其使用壽命，并確保其能受控進(jìn)入大氣層，但相較于繼續(xù)運(yùn)行所帶來的收益，以及其他即將投入的觀測能力更強(qiáng)的天文臺，哈勃望遠(yuǎn)鏡的實(shí)際價(jià)值究竟幾何？
另一方面，NASA可能面臨資金短缺的困境。由于美國政府大幅削減NASA的財(cái)政預(yù)算，NASA的整體經(jīng)費(fèi)預(yù)計(jì)將從248億美元大幅削減至188億美元。屆時(shí)，NASA連發(fā)射一座已完工的南?！じ窭姿埂ち_曼空間望遠(yuǎn)鏡都可能捉襟見肘，更遑論承擔(dān)延長一臺“高齡”望遠(yuǎn)鏡壽命的任務(wù)了。
盡管如此，科學(xué)家們?nèi)匀幌Ｍh(yuǎn)鏡能堅(jiān)持到40歲“生日”。
