哈勃望远镜升空就遇故障,到底原因为何?NASA也会犯错吗?

1990年4月,美国发现号航天飞机从地球发射升空,它此次太空之行的目的是负责将一枚代表当时人类最高科技水平的太空望远镜——哈勃带到近地轨道上面,这枚太空望远镜将被部署到距离地球表面580KM的高空轨道上运行,人们借助它可以观测到宇宙中距地球140亿光年之外的物体并且不会失真,正是因为这枚太空望远镜的出现,才彻底改变了人们对宇宙太空的认识。

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令人惊讶的是,仅仅到了6月,这枚太空望远镜就出现了故障,这一故障导致了望远镜不能正常的聚焦,这对于望远镜来说简直就是个灾难。根据专家给出的分析结果,问题原因为反射镜的制造工艺不达标所致,进而对主镜造成球面像差的影响,通常这种球面像差的问题常见于制作粗糙的业余望远镜项目之中,而不是价值数百万美元的太空望远镜上面。那么哈勃望远镜的这个问题是如何产生的呢?这就需要从它的制造过程开始说起了。

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美国宇航局在启动哈勃望远镜项目之后,便与私人公司珀金-埃尔默(Perkin Elmer)签约,委托其制造哈勃望远镜的光学组件和精密控制系统,主镜的制造始于1979年,并于1981年完工。但在这几年时间里,因为成本不断上涨的原因导致整个项目受到了影响,并且交付时间也将延期,对此美国宇航局向珀金-埃尔默(Perkin Elmer)公司施加了巨大压力,迫使其保证进度,而主镜的抛光和测试工作恰恰位于这一期间。

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因为哈勃望远镜的主镜是一个非球面设计,所以需要特殊的仪器来测试它的质量,这种仪器被称为零位校正器(RNC)。于是珀金-埃尔默(Perkin Elmer)便根据这一需求专门设计了一台反射式零位校正器(RNC)用来测试哈勃望远镜的成像质量。

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零位校正器(RNC)是一个高76厘米,宽50厘米的圆柱体,内置两个镜片和一个透镜,以使其能够在哈勃望远镜的主镜上产生一个波前。如果主镜的制造工艺没有问题,那么这个波前将不会显示出轮廓线。该设备在获得批准之后被安装在一个专用位置上,整个测量过程所使用的工具为因瓦尺,因瓦尺是由镍铁合金制成的高度精密测量设备,因其在不同温度下的低膨胀性而得名。

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当技术人员将零位校正器(RNC)的镜头调整到合适的位置并设置好聚焦光束时,他们却发现了一个严重的问题,因瓦尺的测量结果有1.3毫米的误差!可当时的工作人员并没有仔细分析产生这一误差的原因,而是找了三块金属垫片,并将它们压入固定透镜的支架中,最终在零位校正器(RNC)所给出的这一错误的结果之上,制造商完成了所谓的完美镜像。

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后来,由于美国挑战者号航天飞机的空难事故,哈勃望远镜的项目也被推迟了,高层要求严查设备质量,当时有几所名校希望申请对其进行测试,但都被珀金-埃尔默(Perkin Elmer)公司拒绝了,因为这家制造商对其产品质量充满信心。

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十年之后,这枚价值15亿美元的太空望远镜被高高挂在地球上空,但却是一台有着缺陷的设备,科学家表示一旦太空望远镜进入近地轨道之中,就不可能为其更换主镜,如果要把哈勃望远镜带回地球重新进行改装,那将是一件既费时又费钱的工作。于是,在1993年的12月,雄心勃勃的美国宇航局发射了奋进号航天飞机对哈勃望远镜进行修复,航天员利用奋进号上的机械臂把哈勃望远镜抓进了航天飞机,航天员在随后的7天时间里为其更换了一个新型成像设备,修复之后,哈勃望远镜的分辨率大大的提高了。

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当最终哈勃望远镜的问题被解决之后, 其制造商珀金-埃尔默(Perkin Elmer)公司出于对法律诉讼的担心,他们同意支付1500万美元的罚款。

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哈勃望远镜目前仍在运行,多年来向地球传回了大量的观测照片,预计它将运行到2040年,届时它会由于其轨道的自然衰变而重返地球,在此之前,它还将继续为人类提供迄今为止最具科学价值的宇宙观测数据。


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