作者丨黄姤

有没有能力走出地球直接关系到了人类的未来，宇宙是所知一切的母体，地球所处的银河系直径就达到了10万光年，在光速旅行都是科幻般奢望的现状下，现在了解宇宙的唯一方式就是通过天文望远镜。

轨道天文台比地面天文台有两项突出的优势

早在1609年，意大利天文学家伽利略制作一台天文望远镜，30倍的放大系数让他看到了月球表面的坑坑洼洼，这一发现让人类打开了了解宇宙的潘多拉魔盒，在接下来的300多年里，凭借不断精进的天文望远镜恶补对宇宙的未知天文学家哈勃也发现了宇宙不断膨胀的奥秘。

1946年斯皮策发表了一篇颠覆整个科学界的重要论文，并且他在《在地球之外的天文观测优势》论文中指出，轨道天文台比地面天文台有两项突出的优势：

其一，被大气层吸收掉的红外线和紫外线，太空望远镜可以弥补对这些不可见光的认知不足。

其二，太空望远镜的光解析力可以轻松达到衍射极限值0.1弧秒。

地面天文台的光解析力一般在0.5~1弧秒之间，轨道的天空台刨除了大气层对观测的影响，就像近视的人突然戴上了合适度数的眼镜，一切看起来都那么的清晰和通透。

图解：衍射极限

光——自然界最神秘的物质

光速不变理论，光速极限理论，每一个拿出来都让人深思，根据目前对光的认知，它既是一种波又是由粒子组成。它们同时表现出光和粒子的双重特性，也就是“波粒二象性”。

从人眼的角度来划分，光又分为“可见光”和“不可见光”，上面提到的红外线，由于波长较长，它就是一种“不可见光”。紫外线由于波长短频率高，它对人眼也是一种不可见光，对人眼而言，有光存在并不代表着是亮的，对天文望远镜而言有光存在且解析力足够，它就能看得见，天文望远镜的解析力一般用“弧秒”来定义。1弧的解析能力可以看清3.7公里之外的一枚普通硬币。

图解：可见光与不可见光

哈勃望远镜的解析力是多少呢？

哈勃望远镜的光解析力是0.05弧秒，也就是衍射极限的一半，那这个解析力有多强呢，能不能看到月球表面的情况呢？

月球与地球的平均距离是384400公里，在这个距离上0.05弧秒相当于93米的大小，也就是哈勃望远镜只能看到月球表面相当于足球场大小的物体，很明显哈勃望远镜是看不到月球表面小于足球场大小的任何物体，其实只要了解哈勃望远镜的建造与维护历史，就会意识到哈勃望远镜的重要性。

图解：哈勃望远镜只能看到月球表面相当于足球场大小的物体

项目维护

1978年美国国会拨付了3600万美元用于设计哈勃望远镜，并计划在1983年发射升空，期间各种技术难题接踵而来，项目出现了很大的延期，经费也一提再提，到了1986年9月哈勃望远镜项目整体已花费了接近12亿美元，立项12年之后的1990年4月24号，哈勃望远镜终于由发现号航天飞机从肯尼迪航天中心送入太空，运行在距离地表575公里的低地球轨道，哈勃望远镜口径为2.4米，长度约为16米，如此庞大的体型在首次部署时又遇到了一些问题。

首先，从航天飞机载荷舱里出来就是一个难题，经过一次一次的尝试之后终于出舱了，首块太阳能面板顺利展开，但第二块太阳能面板遇到了监控故障被迫叫停，地面指挥中心冒险屏蔽了监控功能，第二块太阳能面板才顺利打开，只不过有一个角展开之后略有弯曲，成功部署之后，人们一直期待着哈佛的首张照片。

问题又来了，由于反光镜面略有变形，首张照片的画面十分模糊完全没有达到预期，地面上有不少人认为NASA的十几亿美元打了水漂。NASA技术人员仔细分析了哈勃成像模糊的原因，决定为其更换广角相机以消除相差。

图解：哈勃望远镜

1993年12月，奋进号航天飞机载着宇航员完成了第1次哈勃维护任务，宇航员走着太空舞步，人工调整了弯曲的太阳能面板，更换了全新的广角相机，之后官方进行了一次相机更换前后的照片对比，修复之后终于没有让人失望，新的照片看起来相当清晰，之后在1997年由发现号航天飞机完成了第2次维护任务，1999年12月又由发现号航天飞机完成第3次维护任务，2002年3月由哥伦比亚号航天飞机完成了第4次维护任务，此时的哈勃望远镜经过4次改良之后，已成为了当时最强大的天文望远镜。

就在天文学家们在宇宙研究上大幅施展拳脚之时，2003年2月1日，哥伦比亚号航天飞机在执行飞行任务返回地面时发生了空中解体，飞机上的7名宇航员全部遇难，由此美国决定放弃航天飞机对哈勃望远镜的维护支持，已运行了13年的哈勃望远镜像一个孤儿一样流浪在太空。

终于时隔6年之后，在2009年5月亚特兰蒂斯号航天飞机开始了哈佛的第5次维护任务，也是截至今日哈勃望远镜的最后一次维护任务，因为在2010年美国决定放弃可靠性差、经费高的航天飞机计划，从那一刻起，哈勃望远镜只能独闯天涯。

图解：哈勃望远镜维护任务

结语

哈勃望远镜对人类的意义就像在地球的上空打开了宇宙的天窗，一张张玄幻的宇宙照片纷至沓来，成为了目前科学家研究宇宙的最佳旁证，人类需要将自己的命运掌握在自己的手里，不要做1亿年前的恐龙，外观上四肢极其发达，内地里头脑却相当简单，终于因为某种天灾而消失在了历史的长河中，人们如何才能将命运掌握在自己的手中呢？

唯有研究宇宙的运行机制，争取早日成为“马斯克”口中的“星际公民”，为了实现这一切，人类必须要有一台能够洞悉宇宙的望远镜。

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