1990年4月,NASA公布了一組照片,畫面里是船底座方向的一團(tuán)恒星。同一區(qū)域,地面望遠(yuǎn)鏡拍出來像糊了一層的毛玻璃,哈勃太空望遠(yuǎn)鏡卻能把每顆星星拆成清晰的光點(diǎn)。當(dāng)時(shí)所有人都覺得,天文學(xué)的新時(shí)代來了。
結(jié)果沒過多久,NASA自己出來打臉:這望遠(yuǎn)鏡有嚴(yán)重缺陷。
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問題出在主鏡上。這塊直徑2.4米的鏡子,打磨時(shí)出現(xiàn)了1.3毫米的間距誤差——差不多是一枚硬幣的厚度。對(duì)天文觀測(cè)來說,這足以讓所有圖像變成柔焦濾鏡效果。花了十幾億美元的太空項(xiàng)目,剛上天就成了"近視眼"。
三年后,NASA派宇航員上去給它"配了副眼鏡"。1993年的首次維修任務(wù)中,宇航員安裝了一臺(tái)冰箱大小的矯正設(shè)備。從那以后,哈勃的成像能力才算真正上線。如今它的故障鏡片早已被全部更換,這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)在太空中運(yùn)轉(zhuǎn)了超過三十年,拍下了大量令人屏息的宇宙影像。
以下是幾張值得記住的照片。
創(chuàng)生之柱(Pillars of Creation)
這是哈勃最著名的作品之一。畫面里三根巨大的氣體和塵埃柱,像宇宙深處的哥特式建筑,正在孕育新的恒星。實(shí)際上這些"柱子"已經(jīng)被附近恒星的紫外線侵蝕了數(shù)千年,我們看到的只是它們被照亮的外殼。1995年首次發(fā)布后,這張照片成了哈勃的視覺名片,2014年又用升級(jí)后的設(shè)備重拍了一版,細(xì)節(jié)更豐富,色彩更凌厲。
深空?qǐng)觯℉ubble Deep Field)
1995年,天文學(xué)家把哈勃對(duì)準(zhǔn)大熊座一片看似空無一物的天區(qū),連續(xù)曝光十天。結(jié)果在這片比滿月小得多的區(qū)域里,發(fā)現(xiàn)了超過3000個(gè)星系——有些距離地球超過120億光年,光線出發(fā)時(shí)地球還沒誕生。這張照片徹底改寫了普通人"宇宙很空曠"的直覺。
超深空?qǐng)觯℉ubble Ultra Deep Field)
2003-2004年的升級(jí)版,曝光時(shí)間累計(jì)超過11天,指向天爐座的一小片黑暗區(qū)域。畫面里大約有10000個(gè)星系,其中最遠(yuǎn)的紅移值超過8,意味著它們形成于宇宙大爆炸后約5億年。換句話說,這是人類迄今能看到的最遠(yuǎn)古的可見光圖像之一。
螞蟻星云(Ant Nebula)
一顆垂死恒星噴出的氣體殼層,形狀像螞蟻的頭部和觸角。這類行星狀星云本質(zhì)上和太陽未來的命運(yùn)有關(guān)——幾十億年后,太陽也會(huì)膨脹、拋射外層物質(zhì),留下一顆白矮星。哈勃的特寫讓我們提前看到了地球家園的遙遠(yuǎn)未來。
草帽星系(Sombrero Galaxy)
側(cè)向盤狀星系,中央隆起像帽頂,周圍塵埃帶像帽檐,輪廓極其銳利。這張照片展示了哈勃在捕捉星系結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)上的能力——地面望遠(yuǎn)鏡受大氣擾動(dòng)影響,很難達(dá)到這種清晰度。
蟹狀星云(Crab Nebula)
1054年中國(guó)天文學(xué)家記錄過的一顆"客星"(超新星爆發(fā))的遺跡。哈勃多次拍攝這個(gè)區(qū)域,捕捉到中心脈沖星周圍的氣體湍流,以及不斷擴(kuò)張的絲狀結(jié)構(gòu)。這是研究恒星死亡機(jī)制的重要樣本。
蝴蝶星云(Butterfly Nebula)
又一顆演化末期恒星的杰作,雙瓣結(jié)構(gòu)像展開的翅膀。這類雙極星云的形成機(jī)制至今沒有完全搞清楚,可能是恒星自轉(zhuǎn)和磁場(chǎng)共同作用的結(jié)果。哈勃的圖像為理論研究提供了關(guān)鍵觀測(cè)約束。
木星大紅斑
不只是深空天體,哈勃也盯過太陽系鄰居。木星表面這個(gè)反氣旋風(fēng)暴,直徑曾經(jīng)能吞下三個(gè)地球,但近幾十年的觀測(cè)顯示它正在縮小。哈勃的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)幫助行星科學(xué)家追蹤這一變化,盡管風(fēng)暴縮小的原因仍不明確。
土星光環(huán)
哈勃多次拍攝土星,記錄了光環(huán)傾角隨土星公轉(zhuǎn)的變化,以及季節(jié)性的大氣現(xiàn)象。2019年的一張照片里,土星的北極出現(xiàn)了罕見的六邊形風(fēng)暴結(jié)構(gòu),這個(gè)特征最早由"旅行者"號(hào)探測(cè)器發(fā)現(xiàn),但哈勃的持續(xù)觀測(cè)讓科學(xué)家得以研究它的長(zhǎng)期演變。
宇宙氣泡(Bubble Nebula)
一顆高溫恒星吹出的球形氣體空腔,直徑約10光年。恒星風(fēng)以每小時(shí)數(shù)百萬公里的速度沖擊周圍物質(zhì),形成這個(gè)發(fā)光的殼層。2016年哈勃25周年紀(jì)念時(shí)發(fā)布的這張圖像,綜合了多次曝光數(shù)據(jù),展示了復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)。
回頭看,哈勃的故事里有個(gè)挺諷刺的轉(zhuǎn)折:如果不是當(dāng)初那塊磨壞的鏡子,它可能不會(huì)獲得那么多維修任務(wù),也就不會(huì)一次次被升級(jí)換代。宇航員上去修了五次,每次都在給它換更先進(jìn)的設(shè)備。某種程度上,那次失誤讓哈勃成了一臺(tái)可以不斷進(jìn)化的望遠(yuǎn)鏡,而不是發(fā)射即定型的傳統(tǒng)航天器。
當(dāng)然,這種"因禍得福"的敘事不能掩蓋一個(gè)事實(shí):NASA和承包商在地面測(cè)試階段就發(fā)現(xiàn)了鏡面可能存在異常,但溝通失靈導(dǎo)致問題被忽視。后來成立的獨(dú)立調(diào)查委員會(huì),把這次失誤寫進(jìn)了航天工程管理的教科書——當(dāng)作反面案例。
現(xiàn)在哈勃已經(jīng)超期服役多年,它的繼任者詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)在2021年發(fā)射,工作于紅外波段,專門捕捉更古老、更遙遠(yuǎn)的宇宙光線。但哈勃的可見光和紫外光觀測(cè)能力至今無法被完全替代,兩臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)正在互補(bǔ)使用。
至于哈勃還能工作多久,沒人能確定。它的陀螺儀已經(jīng)壞過幾次,軌道高度也在緩慢衰減,最終可能會(huì)在大氣層中燒毀。但在那之前,它還會(huì)繼續(xù)拍照——帶著那塊曾經(jīng)讓它蒙羞、又讓它獲得重生的鏡子所教會(huì)的東西:在太空里,修好的東西往往比原裝的更耐用。
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