本周科学史——哈勃太空望远镜的发射

1990年，在科学史上的这一周，我们见证了哈勃太空望远镜的发射，这是最大、最先进的地外望远镜，它让我们对宇宙最遥远的地方有了非凡的了解，也帮助我们确定了宇宙膨胀的速度。

今年，我们庆祝伽利略·伽利莱(Galileo Galilei)使用最早的望远镜之一进行开创性观测400周年。不出所料，哈勃望远镜与使用玻璃透镜的伽利略望远镜有很大不同。为了看到较暗的物体，物镜(主捕捉光)镜头需要更大。唯一的问题是，当玻璃透镜的直径变大时，因为它们只能被固定在边缘以使光线通过，它们往往会在中间凹陷，从而扭曲图像。解决这个问题的办法是使用镜子，可以从背后支撑镜子来捕捉图像——这是牛顿在18世纪首先发明的系统。哈勃的主镜直径超过2米。

该望远镜是由美国宇航局和欧洲航天局合作资助的，原计划于1983年发射。然而，一些问题，包括1986年1月的挑战者号灾难，美国宇航局的一架航天飞机在起飞时解体，推迟了发射。它最终于1990年4月由发现号航天飞机发射升空。

但即使进入轨道，它也被各种问题所困扰。科学家们意识到，用来捕捉图像的主镜没有正确地接地，因此在1993年，一个维修任务(SM1)被派去安装矫正光学装置来纠正它。1994年，美国国家航空航天局宣布该任务取得了成功，并公布了新拍摄的图像，显示出更高的分辨率。

螺旋星系M100的图像显示了哈勃图像在1993年维修任务1期间安装了校正光学装置后的改进。©NASA

这台望远镜参与了20世纪一些最重要的天文学工作，包括用来计算哈勃常数，哈勃常数以美国天文学家埃德温·哈勃的名字命名。他提出了后来被称为哈勃定律的理论，该理论认为宇宙在膨胀，这一理论至今仍是大爆炸理论的主要支持之一。哈勃望远镜的测量结果使科学家们能够更准确地估计宇宙膨胀的速度。

望远镜收集的数据也支持了一个理论，即大多数星系(包括我们自己的星系，银河系)在它们的中心有一个黑洞，这个想法最早是在60年代提出的。目前还没有证实这一理论，但从这些空间区域发出的辐射与我们目前所理解的黑洞的存在是一致的。

哈勃望远镜收集到的最令人兴奋的信息之一是超深场图像的收集。乍一看，这些看起来可能没什么——一张图片显示了许多形状略有不同的彩色光点，但这些是宇宙中发射可见光的最遥远的星系。它们距离我们大约130亿光年远，这意味着现在从它们发出的光是在130亿年前发出的，也就是大爆炸之后的几亿年。这些超深场图像让我们得以一窥年轻宇宙的模样。

除了这些，望远镜拍摄的星系，比如我们最近的邻居仙女座星系和鹰状星云等星云的图像是公众以前从未见过的，这确实给了人们看到宇宙新一面的机会。

至于望远镜的未来，另一个维修任务计划在2009年5月进行，在此之后，望远镜可以继续运行到2021年。2013年，詹姆斯·韦伯太空望远镜将发射升空。这将是一个更先进的望远镜，但只能观测光谱的红外端，这意味着它不会取代哈勃(观测可见光和紫外线)，但会与哈勃一起进行进一步的天文研究。哈勃太空望远镜可能是世界上同类望远镜中最著名的，它为天文学世界提供了无价之宝，它为我们的宇宙提供了美丽而非凡的图像，这些图像鼓舞并吸引了公众。