為啥NASA一定要拍「哈勃雪恥照」?這架太空望遠鏡花掉多少銀子?


為啥NASA一定要拍「哈勃雪恥照」?這架太空望遠鏡花掉多少銀子?

宇宙一直都在絕美綻放,只是人類目力不及,直到勤懇能幹的哈勃太空望遠鏡打開天眼……

整整30年前的今天,被譽為「太空巨眼」的哈勃太空望遠鏡在萬眾矚目下,由大名鼎鼎的發現號航天飛機搭載升空,從此開啟「哈勃時代」。

如果沒有哈勃,人類認知宇宙的邊界就要窄小很多。

如果沒有哈勃,我們無法目睹最攝人心魄的宇宙圖景。

如果沒有哈勃,腳踩地表的地球人無法想象宇宙的深度、廣度、精彩程度。


為啥NASA一定要拍「哈勃雪恥照」?這架太空望遠鏡花掉多少銀子?

美國東部時間1990年4月24日07:33:51,這架舉世矚目的太空望遠鏡搭乘發現號航天飛機發射升空,開始太空之旅。5月20日開始正式工作。

原本早在1986年,就已計劃好發射升空的。但因為當年挑戰者號失事導致所有航天飛機暫停發射。命運多舛的哈勃後來又遭遇預算問題、技術迭代,導致推遲四年之久。後面細說。

這就是說,我們本可以在今天向哈勃祝賀34歲生快,而不是30歲!



哈勃太空望遠鏡有多牛?

儘管哈勃太空望遠鏡(Hubble Space Telescope,簡稱HST)並不是人類第一個太空望遠鏡,但它是迄今為止最大、最著名、最通用的在軌運行空間望遠鏡。

迄今為止哈勃運行30年間,總計探測大約50000個天體,觀測任務約200萬次。探測能力歎為觀止——

精確定位精度高達0.007弧秒,這相當於它能夠發射一束激光,精準打到200英里(321公里)外的一枚袁大頭頭像上。

HST可以看到天區裡只有0.05弧秒角大小的天體,這相當於它能從華盛頓特區看到東京,相距不到10英尺(3米)的一對兒螢火蟲。


為啥NASA一定要拍「哈勃雪恥照」?這架太空望遠鏡花掉多少銀子?

哈勃探測光波橫跨三個波段:可見光、紫外線、近紅外線。

哈勃最遠已探測到距離我們134億光年的天體。

哈勃每年傳回的哈勃數據約有10兆兆字節,數據總量超過150TB。

天文學家利用哈勃數據發表了超過15000篇科學論文,這些論文被引用量超過738000次。

透過哈勃數據出爐的大量天文照片,創生之柱、哈勃深空場、超深空場、極深空場……讓人類一窺奇美廣袤的宇宙。

如果沒有哈勃,如今的天文學、觀測宇宙學,至少缺失一大塊。

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為什麼要以哈勃命名?

埃德溫·哈勃可以說是現代觀測宇宙學之父,宇宙大爆炸理論第一驗證者,宇宙膨脹理論第一觀測者。

哈勃最大貢獻,就是發現了宇宙空間在加速擴張——被譽為20世紀最偉大的科學發現之一。因此,作為20世紀美國天文界一代巨星,NASA以他命名,理所當然。

哈勃太空望遠鏡花掉多少銀子?

從1978年美國國會撥款3600萬美元,一直到1986年延期發射,最初花費11.75億美元,等到1990年發射部署,預算已達47億美元,之後又經過5次維修、升級、運營等投入,估計總費用已達100億美元。

這是僅次於一再難產的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡,NASA第二大見錢眼開的饕餮天眼。

NASA最拿得出手的照片正出自哈勃

如果問NASA史上最有名的星圖是哪張?恐怕有些天文愛好者都能替NASA搶答啦——


為啥NASA一定要拍「哈勃雪恥照」?這架太空望遠鏡花掉多少銀子?

這就是「創生之柱」Pillars of Creation。

事實上,正出自哈勃太空望遠鏡之手,甚至是它的雪恥照片;在大眾眼裡,它是NASA最棒最炫的視覺大使;在藝術家眼裡,它是再好不過的IP符號;甚至在牧師眼裡,它是宇宙的天使。

先來看看它的簡介。所謂「創生之柱」其實是鷹狀星雲(也叫天鷹星雲Eagle Nebula)的一小小部分。鷹狀星雲位於北天的巨蛇座,距離我們7000光年。這個令人歎為觀止的雲團,其實是恆星正在形成的形態。整個星雲約有8100顆恆星,最亮一顆亮度是咱太陽的100萬倍,質量約是80倍。


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這張圖片是鷹狀星雲的局部圖像,右側框內部分就是「創生之柱」。

就在「創生之柱」的旁邊,左側框內還有一個很有名的結構,名叫「黑之柱」Black Pillar,我本人更喜歡叫它「龍首」。


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這根遒勁有力的黑色柱子,長度可是按照光年測算的,足足有9.5光年。也就是說,這個長度是我們距離最近的恆星——半人馬座比鄰星(大劉筆下的三體世界)距離的兩倍還要長,長達90萬億公里,飛得最遠的人類探測器旅行者1號(Voyager 1)至少得飛上10萬年!

其實,鷹狀星雲並不是NASA發現的,早在300年前,就被鼎鼎有名的法國天文學家梅西耶Messier,收錄在「梅西耶星團星雲列表」裡,列表裡的天體都被叫做「梅西耶天體」,他按照自己姓氏Messier的第一個字母M,依次給這些天體編號,鷹狀星雲被編號為M16。


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為啥要拍哈勃「雪恥照片」?

回到文章開頭,為什麼說「在美國宇航局眼裡,鷹狀星雲是哈勃太空望遠鏡的雪恥照片」呢?

大家可能多少聽說過哈勃太空望遠鏡「好事多磨」的故事吧。儘管這個太空巨眼是為了紀念美國天文奇才埃德溫·哈勃Edwin Hubble,但籌劃、研製、命名、發射、應用……整個太空望遠鏡的全過程,跟他本人沒啥關係,倒是跟另一位大名鼎鼎的美國天文學家密不可分,他就是萊曼·斯皮策Lyman Spitzer(後來以他命名的一架太空望遠鏡同樣赫赫有名)。


為啥NASA一定要拍「哈勃雪恥照」?這架太空望遠鏡花掉多少銀子?

萊曼·斯皮策


早在1946年,他曾撰寫《大氣層之外的天文觀測優勢》,論證太空望遠鏡的種種好處。但直到1958年成立NASA後,美國官方才開始認真對待這個「科學幻想」。不過,1974年卻遭到國會議員的強烈反對,在隨著三年裡,美國和歐洲的天文學家們發動了大規模的宣傳造勢活動,而斯皮策正是這場造勢運動的核心人物。

1977年國會終於批准給錢了。從設計到建造整整用了八年,直到1986年初,哈勃望遠鏡終於排上了當年晚些時候的發射名單。可是偏偏不湊巧,1986年1月28日,挑戰者號航天飛機出事了,短短髮射73秒後就變成了美國航天噩夢。

哈勃望遠鏡被封存在加州森尼維爾市的倉庫裡,一等就是4年。原本造價4億美元的哈勃,因為推遲使用,總成本飆升到47億美元。


為啥NASA一定要拍「哈勃雪恥照」?這架太空望遠鏡花掉多少銀子?

好在1990年4月24日,科學史上第一個光學太空望遠鏡Hubble Space Telescope終於升空了,當時已經76歲的斯皮策,就在發現號航天飛機的發射現場,淚眼模糊。

哈勃太空望遠鏡註定就是命運多舛。升空兩個月後,6月27日,堪稱望遠鏡歷史上最陰鬱的日子。NASA承認哈勃「天生近視」,這架史上最精密的光學望遠鏡,就因為鏡面打磨誤差僅僅2.2微米,卻造成災難性的成像模糊。因此,哈勃秒變成了美國最大最貴的太空垃圾。

直到三年後的1993年,利用奮進號航天飛機升空的機會,NASA為哈勃帶上了一個矯正眼鏡,才讓這架史上最昂貴的望遠鏡變得火眼金晴,名聲大噪。

儘管截至2010年,哈勃望遠鏡累計總花費高達100億美元,但隨著層出不窮的天文成果越來越多,這架望遠鏡的形象已經從國家醜聞、國際笑料轉變為美國技術和科學實力的典型符號。

從1993年到2011年,共完成100萬次的觀測,平均每小時5次觀測,這期間最有影響、最富轉折意義的成像作品,當屬這張神圖「鷹狀星雲」。

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神圖是如何成名的?

1995年4月,已正常使用兩年的哈勃望遠鏡正在例行巡天觀測,對M16即鷹狀星雲進行一系列曝光和圖像捕捉,也只是天文學家研究對象清單上的一個普通天體,但是,當美國亞利桑那州立大學兩位天文學家海斯特和斯科恩下載了數據,並處理產生鷹狀星雲的新圖像之後,兩人都驚呆了。不久之後,當NASA高層看到這張神圖後,都被震驚了。副局長當即脫口而出:「當它公佈時,將會登上世界每一份報紙的頭條!」

果不其然,1995年11月,NASA特別為這張神圖專門召開新聞發佈會,世界各大媒體爭相報道——

「這張照片永久地修復了這架望遠鏡早期被玷汙的聲譽。」

「這是哈勃太空望遠鏡歷史上的轉折點。」

「這是從宇宙笑料到歷史性的觀天之眼。」

「美麗的圖像,看起來像是天堂。」

「NASA稱之為創生之柱,由此產生了跨越宗教與大眾科學的共鳴,比以往任何一張哈勃圖像都更有效、也更有戲劇性地把美學與科學結合起來。它是視覺大師。」

不過,我個人還是更喜歡《紐約時報》的評論:「哈勃發回尚未誕生的恆星照片:7000光年遠,恆星形成的一扇窗——恆星是如何誕生的?這不僅顯示了理性,也體現了一種感性。」


為啥NASA一定要拍「哈勃雪恥照」?這架太空望遠鏡花掉多少銀子?

這是1995年與2014年的對比圖,天文學家發現,竟然出現了噴射位移現象,據計算,19年間星雲移動了600億英里,估計時速高達每小時450000英里。

今天,我們在網上搜索「Pillars of Creation」,會得到938000條各種各樣的結果。除了最上面是維基百科對鷹狀星雲的介紹,你還會發現幻想小說家古德坎在他代表作《真理之劍》系列中借用了這個詞;來自芝加哥、拉斯維加斯、倫敦等電子、金屬樂隊,也在反覆套用這個名字;至於被搬上郵票、繪畫、體恤衫、遊戲、VR……變成各種IP文化產品,已經見怪不怪了。


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為啥NASA一定要拍「哈勃雪恥照」?這架太空望遠鏡花掉多少銀子?

果然,「創生之柱」名副其實,看來真的在這個宇宙創生裂變!

還沒看夠的話,明天繼續推送——

史上第一張宇宙極限照

宇宙最遠極限照什麼樣?

還有比最遠更遠的宇宙極限照?


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