哈勃望远镜, 无法与你说再见

张梦然

2017年11月02日08:29  来源:科技日报
 
原标题:哈勃望远镜, 无法与你说再见

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  图①哈勃望远镜拍摄的蝴蝶星云揭露了星云中央不可见的那颗垂死恒星抛射2万摄氏度炽热气体的历史。

  图②哈勃望远镜拍摄的“创生之柱”是外太空最具标志性的图像之一。

  图③哈勃望远镜在草帽星系里发现了2000多个球状星团,是银河系球状星团数目的10多倍。

  “如果哈勃望远镜自己能做选择,也应是留恋宇宙不放手。”

  作为一架太空望远镜,“哈勃”的工龄实在是长得够意思了,已经坚持在岗27个春秋。虽然与它“继任者”们华丽的配备相比,“哈勃”的配置已不再有什么优势,但于无数天文学家和天文爱好者心中,“哈勃”无人能取代。

  这既是因为它的历史地位——在“哈勃”升空之后,望远镜才有了空间望远镜和地基望远镜的真正区分;也是因为它的赫赫功勋——这架望远镜通过不断重新定义我们对宇宙的认识,改变着这个世界。

  然而,10月25日一则外媒消息称:哈勃望远镜似乎正慢慢走向它既定的生命终点。目前它正在朝向地球降落,而美国国家航空航天局(NASA)也没有提出行之有效的措施去阻止其轨道衰减。

  即便曾荣耀加身、光芒万丈,如今“哈勃”老矣,是否也到了该说再见的时候?

  望向远方即望向历史

  这架望远镜以星系天文学的奠基人、美国河外天文学和宇宙膨胀论创始人之一的埃德温·哈勃命名,于1990年4月升空后,一直在它的轨道上安静地环绕地球,获得了大批有价值的发现。这些发现改写了天文学教科书。

  那是一个无出其右的时代。这架人类最伟大光学观测仪器,无愧它的名字。

  “哈勃”发回的图片,有当时最为清晰的火星星球、木星和土星极光,海王星云层,冥王星全家福。因“哈勃”之力,人们开始触及宇宙洪荒的状态、揭开星系诞生的序幕,进而测算出宇宙的年龄,改写宇宙膨胀理论,出现了暗能量、暗物质……这些现在看来,已是宇宙学的基础。

  而“哈勃”技术上成功的意义,在于它取得了其他所有地基望远镜从来没有取得的革命性突破。其位置在地球的大气层之上,获得了影像不会受到大气湍流的扰动的好处,视相度绝佳又没有大气散射造成的背景光,还能观测被臭氧层吸收的紫外线。科学家形容太空望远镜——“望向远方即望向历史”,这是因为光的速度,此前地基望远镜看过去的一片漆黑之地,“哈勃”却找到了成千上万的星系,它们存在于宇宙历史的某刻。

  甚至在它“生病”的时候,“哈勃”也以匪夷所思的方式向地球致意:2009年5月,负责升级“哈勃”的宇航员迈克尔·马西米诺,曾在进行维修所需的太空行走时回望了一眼故园,立时被眼前地球之庄严美丽惊呆了,“我感觉好像我正在观看一个秘密……那太漂亮了。”他拍下那“比天堂还美”的地球并带回地面——这是宇航员最后一次飞往“哈勃”望远镜,之后再也不曾对它进行修复升级。

  哈勃“宝刀已老”?

  当年“哈勃”刚上天时,研究人员就发现由于一个低级错误,它成了“近视眼”:视物模糊,星星在它眼中只是一片光斑,这导致“哈勃”很快就迎来了第一次维护。

  这在以后居然成了“哈勃”的命运——经常带伤上阵。截至2009年的那次大修,“哈勃”在它前19年的太空岁月中经历过五次大修,但每次除正常维护外,还更新或增加部分仪器设备,让其具有更强大的探测能力。

  可惜的是,航天飞机的退役直接影响了地面对“哈勃”的照料。但即便航天飞机还在,“哈勃”能否受益也很难讲——2001年,科学家曾利用美国“哥伦比亚”号航天飞机对它进行的第四次维修,安装测绘照相机,更换太阳能电池板以及已工作11年的电力控制装置,并激活了休眠状态的近红外照相机和多目标分光计。然而,“哥伦比亚”号航天飞机2003年返回地面时在高空解体,当时的NASA一并总结了所有不安全因素,认为国际空间站和“哈勃”不在相同的高度上,宇航员在紧急状况下会缺乏安全的避难场所,时任局长肖恩·奥基夫以载人太空任务去维修“哈勃”,是个不合情理的危险任务。于是到了2004年,人们发现,“哈勃”的成像摄谱仪已停止了工作。

  太空望远镜工作10年以上就已呈“老态”,至今年“哈勃”已经服役27年,现在,它正在逐渐丧失原有高度和速度。

  “哈勃”的位置,距离地面约合568公里远,每97分钟环绕地球运行一周。而与地球越来越近,就意味着它与高空气体分子的碰撞也会更频繁,这种碰撞总体而言都对其运行只会带来一些微弱影响,但在时间的累积下,就会造成不可逆转的伤害,同时,“哈勃”下降速度也会越来越快。

  最终,“哈勃”会不受控制的化身大气层中的一个火球,甚至都无法燃烧殆尽,碎片飘零于地球各处。

  等到风景都看透

  对于“哈勃”的状况,NASA这次并没有第一时间给出解决方案,很可能也是因为确实没什么办法,在他们的“巨无霸”火箭——太空发射系统(SLS)升空之前,维修或推升“哈勃”轨道都难以实现。还不如在地面祈祷“哈勃”能撑到那一天。

  另一方面,大家都知道,NASA其实早已觅得“继任者”詹姆斯·韦伯望远镜。甚至在“哈勃”尚年富力强、远未退出历史舞台之际,就已耗巨资打造了“韦伯”。

  据《新科学家》杂志此前文章称,“韦伯”团队成员曾对此做出解释:宇宙中初现发光天体,是在大爆炸之后几亿年,但由于宇宙扩张它的波长超过了“哈勃”能探测的范围。但“韦伯”的敏感度是哈勃望远镜的100倍,能探测到大爆炸后两亿年的情景,让我们可以看到由宇宙间最原始材料构成的漫天繁星。

  诺贝尔物理学奖得主约翰·马瑟是NASA韦伯望远镜项目的资深科学家,为其付出了数十年的心血。用他的话说:“哈勃”是将未知事物展现于人类面前,挑起了我们的求知欲;而关于这些事物的答案,要靠韦伯望远镜去探索。

  太空望远镜事业的未来仍然光明。不过,鉴于NASA对技术的极致要求,以及与这种要求不怎么匹配的钱包,导致无论是“哈勃”可能迎来的维修工,还是命中注定的继任者,发射日期都一再推迟,升空之路颇为崎岖。

  人们正迫切地希望NASA拿出方案挽留“哈勃”,虽然它还需要相当一段时间才会坠入大气层,但在此之前,很可能出现各方面失灵,与爱它的人们断了联系。

  现在,人们仍可以到NASA官方网站去浏览“哈勃”最后一次大修后拍摄的深空照片,那同时也是“哈勃”拍过的最清晰的宇宙照片。画面中,星云与恒星几乎是以一种“意外”的姿态呈现于眼前,人们便会顷刻了悟宇宙深处的魅力——静谧与喧嚣,纯净与璀璨,还有那荡涤心灵的平和与力量。

  如果,这架望远镜自己能做选择,也应是留恋宇宙不放手。

(责编:张歌、熊旭)

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