哈勃望远镜

什么是哈勃望远镜？~

哈勃空间望远镜（英语：Hubble Space Telescope，缩写：HST）是以著名天文学家、美国芝加哥大学天文学博士爱德温·哈勃为名，在地球轨道上并且围绕地球的太空空间望远镜，它于1990年4月24日在美国肯尼迪航天中心由“发现者”号航天飞机成功发射。


2019年5月，哈勃太空望远镜科学家公布了最新的宇宙照片——“哈勃遗产场”(HLF)，这是迄今最完整最全面的宇宙图谱，由哈勃在16年间拍摄的7500张星空照片拼接而成，包含约265000个星系，其中有些已至少133亿岁“高龄”，对其进行研究有助于科学家深入了解更早的宇宙历史。
哈勃望远镜接收地面控制中心（美国马里兰州的霍普金斯大学内）的指令并将各种观测数据通过无线电传输回地球。由于它位于地球大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处：影像不受大气湍流的扰动、视相度绝佳，且无大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。于1990年发射之后，已经成为天文史上最重要的仪器。
它成功弥补了地面观测的不足，帮助天文学家解决了许多天文学上的基本问题，使得人类对天文物理有更多的认识。此外，哈勃的超深空视场则是天文学家目前能获得的最深入、也是最敏锐的太空光学影像。
哈勃空间望远镜和康普顿γ射线天文台、钱德拉X光天文台、斯皮策空间望远镜都是美国国家航空航天局大型轨道天文台计划的一部分。哈勃空间望远镜由NASA和ESA合作共同管理。

在介绍哈勃太空望远镜之前，我们首先了解下哈勃望远镜的故事。而事实上该故事还要从1946年说起，当时普林斯顿的天文学家莱曼·斯皮策曾建议美国研制一台太空望远镜，但自从国会于1977年批准之后，这个计划一直受到进度推迟、工作混乱、经费超支的困扰。当直径2.4米的主透镜经过5年的研磨、抛光于1981年完成时，所耗资金就比预算超出300万美元。再加上各种各样的技术问题和1986年“挑战者”号航天飞机失事后航天飞机停飞3年的禁令，直到1990年4月24日才把这台望远镜发射上天。
哈勃太空望远镜示意图

该望远镜是用埃德温·哈勃的名字命名的，因为哈勃在1929年发现了宇宙膨胀。而科学家们研制这台望远镜的目的，便是观测宇宙的边缘，以有助于对人类最高深的一些问题找到答案。
资料显示，哈勃太空望远镜是被送入轨道的口径最大的望远镜。该望远镜总长12.8米，镜筒直径4.28米，主镜直径2.4米，连外壳孔径则为3米，全重约11.5吨。这是一个完整的性能卓越的空间天文台，借助它可观测到宇宙中140亿光年远发出的光；它能够单个地观测到星群中的任一颗星；它能研究和确定宇宙的大小和起源，以及宇宙的年龄、距离标度；它还能分析河外星系，确定行星部、星系间的距离，它能对行星、黑洞、类星体和太阳系进行研究，并画出宇宙图和太阳系内各行星的气象图。
专家指出，该望远镜由3大部分组成，第一部分是光学部分，第二部分是科学仪器，第三部分是辅助系统，包括两个长11.8米、宽2.3米，能提供2.4千瓦功率的太阳能电池帆板及两个与地面通讯用的抛物面天线。镜筒的前部是光学部分，而后部则是一个环形舱，在这个舱里面，望远镜主镜的焦平面上安放着一组科学仪器，太阳能电池帆板和天线从筒的中间部分伸出。
望远镜的光学部分是整个仪器的心脏。它采用卡塞格林式反射系统，由两个双曲面反射镜组成，一个是口径2.4米的主镜，另一个是装在主镜前约4.5米处的副镜，口径0.3米。投射到主镜上的光线首先反射到副镜上，然后再由副镜射向主镜的中心孔，穿过中心孔到达主镜的焦面上形成高质量的图像，供各种科学仪器进行精密处理，得出来的数据通过中继卫星系统发回地面。
除了光学部分，望远镜的另外一个主要部分就是装在主镜焦平面上的8台科学仪器，分别是：
(1)宽视场行星照相机。
它灵敏度高，观测波段极宽，从紫外一直到红外；不仅可观测太阳系行星，还可对银河系和河外星系进行观测，且照片清晰度非常高。
(2)暗弱天体照相机。
它是两个既独立又相似的完整天体和探测系统，可探测到暗至23~29等的星体。
(3)暗弱天体摄谱仪。
它可对从紫外到近红外波段的辐射进行光谱分析，又可测算它们的偏震。
(4)高分辨率摄谱仪。
它能对紫外波段进行分光观测，能观察更暗弱、更遥远的天体。
(5)高速光度计。
它可在可见光波段和紫外波段范围内对天体做精确测量，可确定恒星目标的光度标准，又进一步识别过去人们观测到的天体情况。
(6)精密制导遥感器。
望远镜上一共有3台精密制导遥感器，分别用于望远镜定向系统和天体位置精密测量定位。
事实上，这些科学仪器是为望远镜在最初几年运转期间所配备的。为了使太空望远镜能够充分利用最新技术成果，焦平面上的这些仪器设计成可作各种不同组合和更换方式的仪器。在望远镜工作期间，可以通过航天飞机上的航天员进行维修更换，必要时，也可以用航天飞机将整个望远镜载回地面做大的修理，然后再送入轨道。太空望远镜的寿命按设计要求至少15年，估计实际可达几十年。
当发现该望远镜观测距离不够远时，因首次拍摄到一颗天体的图像带来的兴奋一下子便变成极度的担忧。原来预计可以观测140亿光年远的望远镜现在只能观测到40亿光年！后来发现是因为主透镜边缘磨得太平，多磨掉了0.25毫米。更糟的是太阳能电池板每跨过一次昼夜分割线（90分钟）就折曲一次，引起了使视觉模糊不清的图像跳动。于是，描述情况很糟的种种说法都加在了哈勃望远镜的身上，批评家们甚至开始对美国航空航天局是否该继续存在下去提出了质疑。
3年后，美国宇航局对“重病缠身”的哈勃望远镜进行了一次耗资2.5亿美元、为期11天的大修。由航天员给它装上了称作“眼睛”的矫正光学部件和不易弯曲的太阳能电池板，中止了图像跳动。另外还装上了经过改进的摄像机。
在随后的1997年2月，美国航空航天局耗资3.5亿美元又进行了第二次维修，这次航天员又安装了2台新的仪器，使望远镜的数据搜集能力提高了9倍。一台近红外摄像机和多天体摄谱仪，把望远镜的能力扩展到了比电磁频谱中可看到的红光波长更长的红外线范围。另一台是太空望远镜成像摄谱仪，被称作是哈勃望远镜的“彩色视觉”。与以前的摄谱仪的区别是，它可以一次观测多达512个不同的天域或天体，找到可以确定这些天体的成分、速度和温度的线索。
为了扩大数据存储能力，航天局还装上了一台固态型磁带数据记录器。同以前所用的技术相比，这些新的仪器具有人工智能，可以一起协同工作，也可以同原先安装在望远镜上的其他摄像机一起工作。在各种波长的同时成像对天文学家更深入地研究某个天体非常有利。
事实证明，“哈勃”确实为人类探索太空提供了诸多依据。首先，“哈勃”帮助解决了一些长期困扰天文学家的问题，而且导出了新的整体理论来解释这些结果。“哈勃”的众多主要任务之一是哈勃太空望远镜拍摄的蝴蝶
哈勃望远镜将对黑洞研究产生深刻影响

星云要比以前更准确地测量出造父变星的距离，这可以让我们更加准确地定出哈勃常数的数值范围，这样才能对宇宙的扩张速率和年龄有更正确的认知。在“哈勃”升空之前，哈勃常数在统计上的误差估计是50%，但在“哈勃”重新测量出室女座星系团和其他遥远星系团内的造父变星距离后，提供的测量值准确率可以在10%之内。这与“哈勃”发射之后以其他更可靠的技术测量出来的结果是一致的。
“哈勃”也被用来改善宇宙年龄的估计，宇宙的未来也是被质疑的问题之一。来自高红移超新星搜寻小组和超新星宇宙论计划的天文学家使用望远镜观察遥远距离外的超新星，发现宇宙的膨胀也许实际上是在加速中。这个加速已经被“哈勃”和其他地基望远镜的观测证实，但加速的原因目前还很难以理解。
而由“哈勃”提供的高解析光谱和影像很明确地证实了盛行的黑洞存在于星系核中的学说。在60年代初期，黑洞将在某些星系的核心被发现还只是一种假说，在80年代才鉴定出一些星系核心可能是黑洞候选者的工作，“哈勃”的工作却使得星系的核心是黑洞成为一种普遍和共同的认知。“哈勃”计划在未来将着重于星系核心黑洞质量和星系本质的紧密关联上，“哈勃”对星系中黑洞的研究将在星系的发展和中心黑洞的关连上产生深刻与长远的影响。
“哥伦比亚”航天飞机示意图

作为一个无可否认的事实是，哈勃太空望远镜已到“晚年”。它在太空的十几年中，经历4次大修，分别为1993年、1997年、1999年、2001年。尽管每次大修以后，“哈勃”都面貌一新，特别是2001年科学家利用“哥伦比亚”航天飞机对它进行的第四次大修，为它安装测绘照相机，更换了太阳能电池板，更换已工作11年的电力控制装置，并激活处于“休眠”状态的近红外照相机和多目标分光计，然而，大修仍掩盖不住它的“老态”，因为“哈勃”从上太空起就处于“带病坚持工作”状态。
美国航空航天局将于近期召集各方面专家和宇航员共同讨论，到底在何时以何种方式让NASA（美国航空航天局）骄子——“哈勃”“寿终正寝”。尽管人们仍对它恋恋不舍，但“哈勃”所剩时日不多，也许在今年或稍晚一些时候就会被换下“一线”。
目前，美国正在积极筹划研制新一代太空望远镜，旨在接替目前还在轨道运行的哈勃望远镜。据报道，新一代望远镜主镜口径达7.5米，其观察范围比“哈勃”大4～6倍，清晰度不亚于“哈勃”。新一代望远镜，重量预定3000千克，而“哈勃”重达10000千克。制造这么大而又这么轻的镜片，要求在材料上有巨大的突破和进展。
“哈勃”在对宇宙形成初期进行探测时留下了1~10亿年之间空白，而新一代望远镜将填补这段空白，研究宇宙的早期，观察诸星系形成时期的情况。“哈勃”专门用紫外线和可见光中的短波来观测宇宙，而新一代望远镜则用电磁光谱中波长较长的红外线部分来深入探索宇宙。因为宇宙在扩张的过程中诸星系远离地球向外运动，它们的光变成波长较长的红光，以红外线的形式传到地球上。
专家指出，新一代望远镜不像“哈勃”那样绕地球轨道，而是将稳定地占据地球与太阳之间、月球以外约150万千米的一条轨道，制造一个望远镜阵。专家预计其最终的空间分辨率可优于哈勃望远镜近千倍。
作为将于2010年结束观测活动的哈勃太空望远镜的后续机，计划于2011年发射升空。但因哈勃太空望远镜的修补等延命措施的效果，故发射改期为2013年。
自从1959年世界第一个空间探测器升空以来，人类已相继发射了拜访月球、太阳系的7大行星以及小行星和彗星的探测器。有的探测器还飞到太阳系外去揭示更遥远的深空奥秘，其中对月球的考察最详细，甚至派遣了航天员赴月球实地考察。
地外星系示意图

这些探测器取得了巨大成果，大大扩展了人类的活动范围，揭开了月球和太阳系各大行星的不少奥秘，回答了过去天文学家们争论不休的许多不解之谜，促进了空间科学向着更深、更广的领域发展。
对地外星球进行探测的主要目的是：研究月球和太阳系的起源和现状；通过对太阳系各大行星及其卫星的考察研究，进一步揭示地球环境的形成和演变情况；认识太阳系的演化，探寻生命的起源和演变历史；利用宇宙空间的特殊环境进行各种科学实验，直接为国民经济服务。

哈勃望远镜长13.3米，直径4.3米，重11.6吨，造价近30亿美元，于1990年4月25日由美国航天飞机送上高590千米的太空轨道（图1）。哈勃望远镜以时速2.8万千米沿寂静的太空轨道运行，默默地窥探着太空的秘密。图1哈勃太空望远镜

哈勃望远镜是有史以来最大、最精确的天文望远镜。它上面的广角行星相机可拍摄到几十到上百个恒星照片，其清晰度是地面天文望远镜的10倍以上，其观测能力等于从华盛顿看到1.6万千米外悉尼的一只萤火虫。

1999年4月，利用哈勃望远镜拍摄的深空图像，美国纽约州立大学斯托尼布鲁克分校的研究人员发现了宇宙边缘附近有一个距离地球130亿光年的古老星系，这是迄今为止人类所发现的最遥远的天体；利用全新的近红外仪器，透过茫茫的星际，人们发现了“皮斯托”星，这是至今发现的最大的一个天体。利用哈勃望远镜的宽视场和行星摄像机，科学家获取了第一张伽玛射线爆发的光学照片；哈勃望远镜上的超级摄谱仪又向人们揭示了超新星的化学成分。

哈勃望远镜所收集的图像和信息，经人造卫星和地面数据传输网络，最后到达美国的太空望远镜科学研究中心。利用这些极其珍贵的太空图像和宇宙资料，科学家们取得了一系列突破性的成就。沉寂多年的天文学领域，正发生着天翻地覆的变化。

哈勃望远镜预计2010年“退休”。21世纪的太空望远镜研制计划正紧锣密鼓地在全世界范围内展开。21世纪初叶，将有数台大型天文观测设备送入外层空间，这将是继哈勃望远镜取得的辉煌成就之后的，人类探测太空的又一次大手笔。

空间红外望远镜

将于2001年发射升空，其主镜口径84厘米，配备有灵敏度极高的红外探测元件。为彻底避开地球红外辐射的干扰，它将遨游于近百亿米之遥的深空轨道。当望远镜在外层空间、处于极低温的条件下进行观测时，红外波段的宇宙“面容”纤毫毕现，较之于地面观测将清晰百万倍。

新“哈勃望远镜”

美国正在积极筹划研制新一代太空望远镜，旨在接替目前还在轨道运行的哈勃望远镜。新一代望远镜主镜为口径达7.5米，其观察范围比“哈勃”大4～6倍，清晰度却不亚于“哈勃”。新一代望远镜计划2003年开始制造，重量预定3000千克，而“哈勃”重达10000千克。制造这么大而又这么轻的镜片，要求在材料上有巨大的突破和进展。

“哈勃”在对宇宙形成初期进行探测时留下了1亿年到10亿年之间空白，新一代望远镜将填补这段空白，研究宇宙的甚早期，观察诸星系形成时期的情况。“哈勃”专门用紫外线和可见光中的短波来观测宇宙，而新一代望远镜则用电磁光谱中波长较长的红外线部分来深入探索宇宙。因为宇宙在扩张的过程中诸星系远离地球向外运动，它们的光变成波长较长的红光，以红外线的形式传到地球上。

新一代望远镜不像“哈勃”那样绕地球轨道，而是将稳定地占据地球与太阳之间、月球以外约150万公里的一条轨道。

空间干涉望远镜

预计于2005年3月被送入预定轨道。它实际上由7架30厘米口径的镜面组成，进入轨道空间后将释放排列成长达9米的望远镜阵。运用光学干涉技术，其最终的空间分辨率可优于哈勃望远镜近千倍。建造空间干涉望远镜，要求极高的技术水平，它的应用将使天文学家分辨遥远恒星的能力迈上一个新的台阶。

地外行星搜寻者

“地外行星搜寻者”是美国宇航局空间计划的“点睛”之笔，计划于2012年发射升空。它汇集了人类太空望远镜技术的精华，将在寻找太空生命方面崭露头角。“地外行星搜寻者”的设计思路与空间干涉望远镜相似，但在规模与性能上有重大突破。空间干涉望远镜的可收卷镜阵延伸9米上下，而“地外行星搜寻者”的镜面阵列延展可达百米。利用它空前的分辨率，人们将足以探明，在太阳系邻近数十光年之内，是否存在与地球条件相似的行星，并进一步为解开地外生命的“悬念”获取宝贵的线索。

总之，21世纪的“天眼”，将具备前所未有的高灵敏度、高分辨率、大视场以及多天体观测能力。就整体而言，它们观测宇宙的效能将全面超越其“老大哥”----哈勃太空望远镜，从而全方位地开阔人类探测宇宙的视界。

http://zhidao.baidu.com/question/4391896.html?si=2

哈勃望远镜的一生？

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解放区13487305886： 哈勃望远镜是什么原理?为什么它能看到离地球100多亿的星系 - ？
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解放区13487305886： 哈勃空间望远镜有什么作用? ？
芒索治君： 哈勃望远镜是目前世界上最有 效的宇宙观测工具,也是送人太空最大的望远镜.哈勃望远镜有两块 反光镜,最大的反光镜有2. 4米宽,30厘米厚,它的视力是超级的,我 ...

解放区13487305886： 哈勃望远镜曾出现过哪些问题? - ？
芒索治君： “哈勃”望远镜自1990年由“发现号”航天飞机释放到地球大气层外太空以来,它已为人类立下了不少功劳,它已拍摄了上千万幅照片.由于初期设计上的误差,“哈勃”曾患“近视病”,聚焦不佳,图像清晰度不够,后来(1996年)经过修...

解放区13487305886： 哈勃望远镜直径多少?著名的哈勃望远镜 - ？
芒索治君：[答案] 哈勃望远镜 ,于1990年4月24日由美国发现号航天飞机送上离地面600千米的轨道 .其整体呈圆柱型,长13米,直径4米 ,前端是望远镜部分 ,后半是辅助器械,总重约11吨.该望远镜的有效口径为2.4米 ,焦距57.6米 ,观测波长从紫外的120纳米到...

解放区13487305886： 哈勃望远镜的原理 如何? - ？
芒索治君： 大气层中的大气湍流与散射,以及会吸收紫外线的臭氧层,这些因素都限定了地面上望远镜做进一步的观测.太空望远镜的出现使天文学家成功地摆脱地面条件的限制,并获得更加清晰与更广泛波段的观测图像. 空间望远镜的概念最早出现上...

解放区13487305886： 哈勃望远镜是最好的宇宙望远镜吗 - ？
芒索治君： 不是.毕竟哈勃望远镜是上世纪的产物,且哈勃望远镜只能探测可见光波段和部分红外波段,而天文望远镜包括:可见光波段、紫外波段、红外波段、X射线波段、伽马射线波段……就可见光波段而言,哈勃望远镜也不是最好的望远镜,比如说凯克I,II,南北双子座等都很优秀,2018即将发射的詹姆斯·韦伯望远镜将彻底替代哈勃望远镜在大气层外可见光波段的地位