自1990年哈勃太空望遠(yuǎn)鏡首次在發(fā)現(xiàn)號(hào)航天飛機(jī)上發(fā)射以來(lái)，它一直在擴(kuò)展我們對(duì)宇宙的看法。盡管望遠(yuǎn)鏡的使用壽命即將結(jié)束，但它仍在給地球上的人們以前所未有的眼光看待我們稱之為家的宇宙。

它長(zhǎng)43英尺，寬14英尺，重24,500磅，不是有史以來(lái)最大的望遠(yuǎn)鏡，但它能夠看到的比任何其他儀器都遠(yuǎn)。

哈勃在軌道上。（圖片由太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所提供。）

　哈勃的核心——光學(xué)望遠(yuǎn)鏡組件

哈勃望遠(yuǎn)鏡的主要功能是其光學(xué)望遠(yuǎn)鏡組件（OTA）。OTA采用改進(jìn)的Cassegrain望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)進(jìn)行配置，使用兩個(gè)反射鏡收集和聚焦光。當(dāng)光線進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡時(shí)，它將撞擊主鏡，然后被反射并聚焦到副鏡上。

哈勃如何收集光。（圖片由太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所提供。）

主鏡是一個(gè)巨大的凹面，直徑7.8英尺，重1,800磅。光從該反射鏡反射到僅12英寸寬的輔助凸鏡上。該光線通過(guò)主鏡中的孔射到一組用于分析的儀器上。鏡子還進(jìn)行了雙曲線彎曲，從而使它們比標(biāo)準(zhǔn)的Cassegrain拋物線形裝置具有更深的彎曲度，這稱為Ritchey-Chrétien設(shè)計(jì)。這樣可以在更寬的視野范圍內(nèi)獲得更清晰的圖像。

兩面鏡子都涂有鋁和氟化鎂的微觀薄層。鋁使鏡子反射，只有三分之三英寸厚。氟化鎂層涂在頂部，可以保護(hù)鋁免于氧化，并增強(qiáng)哈勃反射紫外線的能力。

哈勃的巨型鏡子。（圖片由NASA提供。）

由于其體積大，而且不受大氣的扭曲影響，哈勃望遠(yuǎn)鏡可以捕獲的光要比肉眼多出40,000倍，這意味著如果將其停放在大西洋沿岸，它就能看到太平洋沿岸的城市之光。它還可以收集被大氣阻擋的紅外光。哈勃望遠(yuǎn)鏡可以拾取直徑為0.05弧秒或1/3600度的天文物體，其精度是地面觀測(cè)站的10倍。

三種主要的光分析儀器

收集到光后，哈勃就使用三種儀器對(duì)其進(jìn)行分析：相機(jī)，光譜儀和干涉儀。

哈勃望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)范圍。（圖片由太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所提供。）

哈勃的兩個(gè)主要攝像機(jī)是廣角攝像機(jī)3（WFC3）和高級(jí)測(cè)量攝像機(jī)（ACS）。WFC3是哈勃望遠(yuǎn)鏡的“主力軍”，可捕獲紫外和紅外光下的寬視野圖像。WFC3負(fù)責(zé)這些年來(lái)用作桌面背景的標(biāo)志性圖像。ACS可以捕獲可見(jiàn)波長(zhǎng)的寬視場(chǎng)圖像，還能夠檢測(cè)紫外線和近紅外光-它基本上是對(duì)宇宙的勘測(cè)，是對(duì)WFC3的補(bǔ)充。

哈勃還部署了兩個(gè)光譜儀，將其分解成各個(gè)組成部分，以確定圖像中捕獲的物體的溫度，密度，化學(xué)成分和速度。宇宙起源光譜儀（COS）和太空望遠(yuǎn)鏡成像光譜儀（STIS）是互補(bǔ)的儀器：COS將微弱的紫外線分解成更容易研究的成分，而STIS是一種擅長(zhǎng)分析明亮物體的多功能儀器。

精細(xì)制導(dǎo)傳感器是哈勃的干涉儀，具有兩個(gè)功能：用作瞄準(zhǔn)相機(jī)，幫助望遠(yuǎn)鏡在遙遠(yuǎn)的星系中凝視，保持穩(wěn)定的目標(biāo)；以及測(cè)量恒星相對(duì)位置和彼此的亮度。

從" Techno Turkey"到無(wú)與倫比的成功

哈勃的設(shè)計(jì)宗旨是在其生命周期內(nèi)對(duì)其進(jìn)行服務(wù)，維修和升級(jí)。已經(jīng)執(zhí)行了五次服務(wù)任務(wù)，航天飛機(jī)上的宇航員將在那里進(jìn)行太空行走，到達(dá)衛(wèi)星進(jìn)行工作。實(shí)際上，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡發(fā)射時(shí)，哈勃目前只有一種儀器，即精細(xì)制導(dǎo)傳感器。其余的在天文臺(tái)進(jìn)入軌道后就安裝好了。

事實(shí)證明，該設(shè)計(jì)功能可能拯救了哈勃。

最初投入使用后不久，研究人員發(fā)現(xiàn)主鏡存在缺陷：“球差”。盡管鏡子足夠光滑，但曲率不正確。而且，盡管曲率太平了0.000004英寸（僅占人發(fā)寬度的一小部分），但足以創(chuàng)建散焦圖像。該錯(cuò)誤歸因于用于在組裝過(guò)程中確認(rèn)鏡子形狀的校準(zhǔn)工具上的微小油漆斑點(diǎn)。

哈勃望遠(yuǎn)鏡仍然能夠執(zhí)行從行星表面不可能進(jìn)行的其他科學(xué)觀測(cè)，但是這一缺陷使望遠(yuǎn)鏡成為了喜劇演員多年的飼料。

1993年的第一次維護(hù)任務(wù)是用一種稱為矯正光學(xué)空間望遠(yuǎn)鏡軸向替換（COSTAR）的設(shè)備替換望遠(yuǎn)鏡的一種儀器，該設(shè)備旨在糾正反射鏡的缺陷。COSTAR在機(jī)械臂上設(shè)有小鏡子，可調(diào)節(jié)進(jìn)入哈勃科學(xué)儀器的光束的路徑。這是一次巨大的成功，使我們習(xí)慣了從哈勃望遠(yuǎn)鏡看到的水晶般清晰的圖像。

“你不能要求進(jìn)行設(shè)計(jì)可維護(hù)性的價(jià)值更好地證明一點(diǎn)，” 說(shuō)退役的美國(guó)航空航天局宇航員凱瑟琳?蘇利文，一個(gè)誰(shuí)在1990年“你有一個(gè)數(shù)十億美元的旗艦使命的部署哈勃宇航員具有非凡的科學(xué)潛力，但就這一件事而言。如果您不能解決一件事，那么您將把整個(gè)事情記下來(lái)。而且，如果您能解決問(wèn)題，那就別忙了。”

在隨后的任務(wù)中，宇航員用升級(jí)后的功能更強(qiáng)大的儀器替換了儀器，同時(shí)還進(jìn)行了例行維修工作。

哈勃的盡頭

哈勃望遠(yuǎn)鏡揭示了更準(zhǔn)確的宇宙年齡，幫助發(fā)現(xiàn)了暗能量，表明宇宙的膨脹正在加速，發(fā)現(xiàn)了超大質(zhì)量的黑洞和伽馬射線爆發(fā)，并捕獲了所有演化階段的星系圖像。

但是望遠(yuǎn)鏡只能看到很遠(yuǎn)的地方-受其鏡面尺寸和儀器精度的限制。美國(guó)宇航局已經(jīng)在研究哈勃望遠(yuǎn)鏡的替代品，后者是更大，更強(qiáng)大的詹姆斯?韋伯太空望遠(yuǎn)鏡。

隨著時(shí)間的流逝，哈勃望遠(yuǎn)鏡將退役，并將其送入海洋，但直到那時(shí)候，人們才期望望遠(yuǎn)鏡繼續(xù)擴(kuò)大人類對(duì)宇宙的了解。