哈勃空間望遠鏡升空30週年,它是人類欣賞宇宙的眼睛

也許一些初中生都知道,地球大氣、光汙染、甚至是地平線等一些大氣層以內的東西,都會對地基天文觀測造成影響。為了解決這些問題,從而獲得最佳的觀測環境,其效果最顯著的方法莫過於是把天文望遠鏡弄到太空去;這個“理性”的想法最早可以追溯到上世紀四十年代。1990年4月24日哈勃空間望遠鏡成功發射。

哈勃空間望遠鏡升空30週年,它是人類欣賞宇宙的眼睛

現在太空上“架著”許多的望遠鏡,但是我覺得,能讓大部分人想起它長什麼樣、看過它拍的照片——這個望遠鏡應該就是哈勃了。

為了紀念發現宇宙膨脹的科學家愛德溫·哈勃,在1980年空間望遠鏡被命名為哈勃。

哈勃空間望遠鏡升空30週年,它是人類欣賞宇宙的眼睛

概述——發射之前

1962年美國國家科學院在一份報告中推薦空間望遠鏡作為發展太空計劃的一部分。

1965年斯必澤成了建造望空間遠鏡委員會的主任。

1970年NASA成立了規劃空間望遠鏡工程的委員會和制定空間望遠鏡科學目標的委員會。

1974年,傑拉利德·福特取消了空間望遠鏡計劃的預算,後經多方努力,參議院決議恢復,但是隻恢復了原有的一半預算。

由於資金減少,那麼空間望遠鏡就只能縮水。除了空間望遠鏡本體,一些和它有關的計劃也自然而然的取消了。比如用於測試的1.5米空間望遠鏡。

哈勃空間望遠鏡升空30週年,它是人類欣賞宇宙的眼睛

與此同時歐空局也成為合作伙伴,為其提供經費和儀器,作為回報他們允許歐洲的天文學家使用望遠鏡的時間不少於15%。

1978年國會支付預算,空間望遠鏡開始設計,計劃在1983年升空。

由於鏡片、衛星平臺、航天飛機等一些設備的原因,發射任務被不斷的推遲……最後哈勃空間望遠鏡於1990年4月24日由挑戰者號航天飛機發射。

望遠鏡本體

哈勃空間望遠鏡是美國航天局與歐空局共同合作的項目。它長是3.3米、直徑4.3米、重11.6噸、花費近30億美元(遠超最初預算)。觀測能力是當時地面天文望遠鏡的10倍以上。

考慮到工作壽命,以及向外噴出的推進劑可能會對軌道環境產生汙染影響觀測。哈脖空間望遠鏡並沒有採用和其它衛星一樣的推進器姿控方式。而是用到了反作用輪改變它在太空中的朝向。據瞭解,這種反作用輪讓哈勃望遠鏡旋轉90度需要花費15分鐘。並且哈勃使用到了陀螺儀技術來讓它保持穩定。

關於數據傳輸:哈勃空間望遠鏡得到的數據會首先儲存在航天器中,大約每天兩次向中繼衛星傳送信號,最後地面接收存檔。在最開始,哈博望遠鏡儲存數據的設備是老式的磁帶。後來在維修中進行了更換。當然他傳回的數據需要處理後才能被科學家所使用。研發人員開發了一種自動對數據進行處理和修正的軟件。然後利用stsdas選取所需的數據。

修復

從發射至今,航天員已經為哈勃空間望遠鏡完成了5次修復與升級。在2009年5月19日,美國亞特蘭蒂斯號航天飛機的宇航員完成了哈勃太空望遠鏡的最後一次修復工作。2011年所有航天飛機全部退役,這也就意味著人類再也不會去維修哈勃太空望遠鏡。

哈勃空間望遠鏡升空30週年,它是人類欣賞宇宙的眼睛


圖片

對於我來說,哈勃空間望遠鏡只是一個大號的照相機。但是使用它的科學家卻不是單純的拿它拍照。

哈勃搭載了先進的測量相機、宇宙起源光譜儀、太空望遠鏡成像光譜儀、廣角相機、精細引導傳感器、近紅外照相機和多目標光譜儀、微弱物體光譜儀、戈達德高分辨率光譜儀,等一系列的光譜分析測量設備。

大家應該都知道,哈勃空間望遠鏡拍回來的照片都是黑白的。

哈勃空間望遠鏡升空30週年,它是人類欣賞宇宙的眼睛

攝像機使用了特殊的CCD探測器,它可以感知宇宙光譜範圍,卻無法描繪出你想要的顏色。

哈勃空間望遠鏡升空30週年,它是人類欣賞宇宙的眼睛

哈勃望遠鏡的主要原理是依靠反射光的亮度,當時科學家們認為黑白傳感器要比彩色傳感器更好。因為對於數千光年外的宇宙物體來說,黑白影像才是最直觀、清晰的。

這些星雲的顏色都是科學家們PS出來的,那麼一個問題出現了,這些顏色是否修的準確?

答:這些的顏色當然不準確,並且科研人員也從來沒說過這是這些天體的真實樣子。

我們下面就用“創生之柱”來說說,科學家是根據什麼給這些圖片上色。

先說明一點,人眼可以看到的可見光只佔宇宙光譜的很小一部分,你覺得彩色相機對於探索宇宙來說還有意義嗎?

哈勃空間望遠鏡升空30週年,它是人類欣賞宇宙的眼睛

不同的物質會發出不同顏色的“光”,天文學家根據光譜來分辨天體的物質元素。

最後我們來看看哈勃拍攝的照片

創生之柱

我想大家應該看過一張右上方缺了一塊的創生之柱圖片。(有彩色的)

哈勃空間望遠鏡升空30週年,它是人類欣賞宇宙的眼睛

這張照片拍攝於1995年4月1日,不用仔細看,你就會發現這三張圖片有不同之處。顯然它們不是簡單的黑白照片。或者說他們分別是氧元素、氫元素和硫元素的黑白照片。氧、氫、硫是構成星體的基本元素。

如果直接將他們還原的、疊加後得到的照片應該是這樣的。

哈勃空間望遠鏡升空30週年,它是人類欣賞宇宙的眼睛

但是為了顯示更多的細節,讓張照片更有價值。科學家們將氧氫硫元素的色階按照光頻率替換為了紅綠藍。

這就是用三種顏色組合而成的圖片

哈勃空間望遠鏡升空30週年,它是人類欣賞宇宙的眼睛

這張圖片在2015年1月正式發佈,拍攝於2014年10月,由2009年安裝在哈勃上的廣域相機拍攝。

蝴蝶星雲

因為它長得像,所以才叫蝴蝶星雲。

哈勃空間望遠鏡升空30週年,它是人類欣賞宇宙的眼睛

這張照片是由安裝在哈勃上的第3代廣域相機拍攝。

蝴蝶星雲學名叫做:閔考斯基2-9

這個蝴蝶“翅膀”的長度約是2光年,它是由中心恆星噴發出的物質構成的,其溫度超過華氏36000度,氣流速度高達每小時60萬英里,距離銀河系約3800光年。

上帝之眼

編號:NGC 7293

這是典型的行星狀星雲

哈勃空間望遠鏡升空30週年,它是人類欣賞宇宙的眼睛

它長得像極了人的眼睛,圖片最中間的那個小白點是一顆熾熱的白矮星。“上帝之眼”距離地球700光年,位於水瓶星座的裡面,直徑約5.1光年。

哈勃空間望遠鏡,是一座完整而又出色的太空天文臺。它證明了大質量黑洞在宇宙中是普遍存在的、並且幫助科學家預算出宇宙的年齡……#哈勃升空30周空#

截止2015年,藉助哈勃空間望遠鏡探測成果而發表的科學論文數目約為12,800篇,其中有幾項獲得了諾貝爾獎。


分享到:


相關文章: