科学家讲述哈勃鲜为人知的历史
发布日期:2015-05-29 访问次数: 信息来源:县科协 字号:[ ]

哈勃太空望远镜由天文学家莱曼·斯皮策在上世纪40年代构想,一开始是作为世界最先进的天体物理学观察站而推出的。迄今为止,它带来的许多基础性发现揭示了可能到达的宇宙中最远的地方,它拍摄的令人震撼的照片已经普及大众,改变了人们对宇宙的认识。

《自然》杂志对一些从1972年就参与哈勃项目的研究人员进行了采访,通过他们之口向我们讲述了哈勃过去鲜为人知的历史。那时,它还只是一套工程图纸。

罗伯特·奥戴尔(前哈勃项目科学家):有人告诉我,把它造出来用不了很长时间。但当我走进去时,不由得睁大了眼睛。我感到,要建造哈勃是未来的事。但这是一个机会,引领并影响了我的想法,它甚至可能成为我这一代最重要的望远镜。

简·奥利弗(前哈勃首席工程师):哈勃是许多技术的试验场。你认为的低技术,比如设计门窗,也会演变成重大问题。我们不断发现越来越多的挑战。它逐渐变成了一个长期计划,我开始觉得它不太真实,似乎只是个游戏。

哈勃第一张照片有瑕疵

桑德拉·法伯(加州大学圣·克鲁兹分校天文学家):哈勃传回第一张照片是由我们的相机(广域与行星式摄像机)拍摄的,看起来很怪异,那是一颗恒星,但它的中心有个亮点。我们小组的一位天文学家看了照片说:“这架望远镜有球面像差。”当时的诊断是极为严重,会带来很大影响。

我们想知道这是不是真的。我们用第二面镜子反复聚焦,检验不同程度的球面像差。在一次项目会议上,我们出示了结果确实如此。

奥利弗:我打电话到NASA总部,解释了问题所在。副主管J.R.汤普森不停地对我说:“奥利弗,你要把望远镜上的另一个旋钮打开,修复它!”我说:“J.R.,我没有旋钮可拧!”

让领头的几个人意识到这一点费了好几天时间,随后他们的心都沉下去了,他们有了真正的麻烦。我们向太空发射了一个望远镜,它却几乎什么也看不到。我觉得这很可怕,就像一条狗得不到骨头。

结果出来了,是由于制造主镜的一台设备上的一个间隔误差,这一误差是由负责制造镜子的协约商珀金-埃尔默公司造成的,NASA也疏漏了。它影响了哈勃所有5个最初的仪器,无法在地面修复。

爱德华·韦勒(前哈勃首席科学家):我来解释一下这对哈勃科学计划造成了什么影响——那些日子它声名狼藉。但是幸运的,在召开新闻发布会前两个小时,约翰·特罗格(哈勃成像专家)把我拉到一边说:“爱德,我想有些事你应该知道,我们认为能修复它。我们有4个备用镜子都是平的,但如果给它们加一点小曲线,与哈勃镜子上失误的曲线正相对,就可能抵消它的失误。”

我在新闻发布会上报告了这一点。我承诺我们有把握修好它,当然没人相信我说的。当时的形势并不友好。我的邻居们都来找我表达同情之意,因为我在这一国家灾难的项目中工作。

法伯:我们最大的恐惧是哈勃无法被修复。在创造一个修复计划时,如何才能让公众和NASA继续保持对哈勃的兴趣?

制定这一计划花了3年时间。NASA工程师不得不想出方法来修复每个仪器,所有工作都要由穿着笨重太空服的宇航员在零重力环境下完成。在1993年12月,7个宇航员搭乘“奋进”号航天飞机去拯救哈勃。

韦勒:我们都挤在一个小屏幕前,等着第一张图像传来。它可能只用了5秒,而我们觉得好像过了6个小时。首先我们看到中央有一个小点,聚焦很好。随后我们看到了微弱的恒星。就在那时,我们拍下了它。那个晚上,我睡得像个婴儿。哈勃的麻烦结束了。

从彗星撞木星到暗能量

韦勒:这是一个经典的英雄回归故事。哈勃是NASA历史上最伟大的科学成就。只需一张照片,就能显示宇宙和我们的教科书有多么不同。

诺塔:哈勃能看到的波长范围在地面是看不到的,比如紫外线,因为紫外线辐射会被大气层吸收。

詹妮弗·怀斯曼(戈达德太空飞行中心高级项目科学家):1993年后,从哈勃涌现出大量新科学。其中标志性的图像之一是“鹰状星云”(Eagle Nebula):你看到一个气柱,是由恒星在最近形成的,并且仍在形成中。它的非正式名字是“创生之柱”,这给了我们一种看得见的线索,暗示着年轻恒星之间的相互作用。

戴维·莱克罗恩(前高级项目科学家):哈勃用了创新性方法,继续挑战着所有人的预期,它看到了暗能量。

肯尼思·桑贝齐(太空望远镜科学研究所哈勃任务办公室主管):我们知道暗能量弥漫在宇宙中。哈勃做的关键事情是看到遥远的超新星。超新星离得越远,它们的光比人们预期的越昏暗。由于发现了宇宙在加速膨胀,研究小组获得了2011年的诺贝尔物理学奖。

怀斯曼:修复后的哈勃有精细的角分辨率,让我们能找出单个恒星,把它们从拥挤的环境中分辨出来。这样才能真正研究恒星群,细化它们的性质。

佐尔坦·利维(太空望远镜科学研究所成像科学家):人们受哈勃灵感的启发,创作了歌曲、诗歌、艺术品等等。为何公众对哈勃的认知度如此之高?我们对此作了详细讨论,原因之一是我们用对了方法,当时互联网正开始起飞,许多人能很容易立刻看到哈勃的成果。

诺塔:我们称它是“公众的望远镜”,它把宇宙带进了千家万户。大约15年前,我在巴布新几内亚的偏远地区,住在一条船上,停泊之处甚至没有一个港口。有一次,我看到一个孩子穿着一件哈勃的T恤衫,我简直无法相信!我们给了他一套哈勃卡片,他非常高兴,之后穿着他的T恤衫走了。

宇航员们不断探望维修

约翰·格朗斯菲尔德(NASA天文学家兼宇航员,在哈勃维修中执行过8次太空任务):哈勃进入了黑暗时期,科学任务是否要结束了?这是个真正的问题。对天文学家和宇航员来说,这是维修任务中的圣杯。我们飞上去了,很快就看到了地平线上的明星,正是哈勃!

这简直不像真的。当我从机械臂末端出来时,操作员驱动着我向哈勃靠近,缓慢地将我移送过去。我伸出食指轻轻敲打着望远镜,以证明这一切都是真的。我们是在圣诞节展开行动的。我记得当时在想,作为给地球的礼物,还有什么比修复哈勃更好呢?

马特·蒙特恩(太空望远镜科学研究所前所长):“哥伦比亚”号航天飞机灾难后,直到新来的迈克·格里芬才宣布,将派两架航天飞机重启维修任务。这对NASA的科学任务来说,是难以置信的承诺,让整个哈勃小组看到了未来。

格朗斯菲尔德(参与在2009年最后一次维修任务):当我看到它时,就好像看到一个老朋友。很少人像我这样拥抱过哈勃。我知道它所有扶手的名字。当我离开时,它处在生命中的最佳状态。我已经完成了我的工作,它的科学传承还将继续。

哈勃数据引导天文学未来

珍妮弗·洛茨(太空望远镜科学研究所天文学家):我感到难以置信的幸运,能在天文学的黄金时代,也是哈勃的黄金时代开始我的职业生涯。存入所有数据,让人们随后都能访问它,这一想法是相当激进的。你不必是最著名教授的学生,就能看到这世界上最好的数据。

诺塔:当哈勃刚发射时,我们甚至不知道系外行星的存在。25年来,天文学领域发生了翻天覆地的变化,哈勃的设计并不是要去探索系外行星的,但现在能探测它们的大气层。

哈勃发余热 韦伯来接班

怀斯曼:哈勃目前在科学上仍是强大的,或许比以往更加科学强大。

桑贝齐:在剩下的时间里我们想挑战极限,做以往不曾做过的事,我们向各个团体征集创新想法。我们是该把更多时间用于特殊观察?还是该把观察时间用来帮助学生做研究?

我们希望它至少能运转到2020年,到那时事情看起来会更好。这给了我们一到两年的重叠时间,哈勃和詹姆斯·韦伯同时工作。

保罗·赫兹(NASA天体物理学分部主管):我们将一直运行哈勃,直到它停止科学产出。我的推测是,有些事会在某天突然中断。

莱克罗恩:它将缓慢优雅地老去。由于创新改造我们能继续做好科学工作,我们至少有两个好的仪器,还能继续下去,直到望远镜本身遭遇多种失灵。它也可能带我们进入2025年,但不会永远和我们在一起,当它走的时候,我们真的会怀念它。

 

 

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