哈勃望遠鏡,無法與你說再見

作者:Clement 發表日期:2017-11-02 17:35:02

  圖①哈勃望遠鏡拍攝的蝴蝶星雲揭露了星雲中央不可見的那顆垂死恒星拋射2萬攝氏度熾熱氣體的曆史。

  圖②哈勃望遠鏡拍攝的“創生之柱”是外太空最具標誌性的圖像之一。

  圖③哈勃望遠鏡在草帽星係裏發現了2000多個球狀星團,是銀河係球狀星團數目的10多倍。

  “如果哈勃望遠鏡自己能做選擇,也應是留戀宇宙不放手。”

  作為一架太空望遠鏡,“哈勃”的工齡實在是長得夠意思了,已經堅持在崗27個春秋。雖然與它“繼任者”們華麗的配備相比,“哈勃”的配置已不再有什麽優勢,但於無數天文學家和天文愛好者心中,“哈勃”無人能取代。

  這既是因為它的曆史地位——在“哈勃”升空之後,望遠鏡才有了空間望遠鏡和地基望遠鏡的真正區分;也是因為它的赫赫功勳——這架望遠鏡通過不斷重新定義我們對宇宙的認識,改變著這個世界。

  然而,10月25日一則外媒消息稱:哈勃望遠鏡似乎正慢慢走向它既定的生命終點。目前它正在朝向地球降落,而美國國家航空航天局(NASA)也沒有提出行之有效的措施去阻止其軌道衰減。

  即便曾榮耀加身、光芒萬丈,如今“哈勃”老矣,是否也到了該說再見的時候?

  望向遠方即望向曆史

  這架望遠鏡以星係天文學的奠基人、美國河外天文學和宇宙膨脹論創始人之一的埃德溫·哈勃命名,於1990年4月升空後,一直在它的軌道上安靜地環繞地球,獲得了大批有價值的發現。這些發現改寫了天文學教科書。

  那是一個無出其右的時代。這架人類最偉大光學觀測儀器,無愧它的名字。

  “哈勃”發回的圖片,有當時最為清晰的火星星球、木星和土星極光,海王星雲層,冥王星全家福。因“哈勃”之力,人們開始觸及宇宙洪荒的狀態、揭開星係誕生的序幕,進而測算出宇宙的年齡,改寫宇宙膨脹理論,出現了暗能量、暗物質……這些現在看來,已是宇宙學的基礎。

  而“哈勃”技術上成功的意義,在於它取得了其他所有地基望遠鏡從來沒有取得的革命性突破。其位置在地球的大氣層之上,獲得了影像不會受到大氣湍流的擾動的好處,視相度絕佳又沒有大氣散射造成的背景光,還能觀測被臭氧層吸收的紫外線。科學家形容太空望遠鏡——“望向遠方即望向曆史”,這是因為光的速度,此前地基望遠鏡看過去的一片漆黑之地,“哈勃”卻找到了成千上萬的星係,它們存在於宇宙曆史的某刻。

  甚至在它“生病”的時候,“哈勃”也以匪夷所思的方式向地球致意:2009年5月,負責升級“哈勃”的宇航員邁克爾·馬西米諾,曾在進行維修所需的太空行走時回望了一眼故園,立時被眼前地球之莊嚴美麗驚呆了,“我感覺好像我正在觀看一個秘密……那太漂亮了。”他拍下那“比天堂還美”的地球並帶回地麵——這是宇航員最後一次飛往“哈勃”望遠鏡,之後再也不曾對它進行修複升級。

  哈勃“寶刀已老”?

  當年“哈勃”剛上天時,研究人員就發現由於一個低級錯誤,它成了“近視眼”:視物模糊,星星在它眼中隻是一片光斑,這導致“哈勃”很快就迎來了第一次維護。

  這在以後居然成了“哈勃”的命運——經常帶傷上陣。截至2009年的那次大修,“哈勃”在它前19年的太空歲月中經曆過五次大修,但每次除正常維護外,還更新或增加部分儀器設備,讓其具有更強大的探測能力。

  可惜的是,航天飛機的退役直接影響了地麵對“哈勃”的照料。但即便航天飛機還在,“哈勃”能否受益也很難講——2001年,科學家曾利用美國“哥倫比亞”號航天飛機對它進行的第四次維修,安裝測繪照相機,更換太陽能電池板以及已工作11年的電力控製裝置,並激活了休眠狀態的近紅外照相機和多目標分光計。然而,“哥倫比亞”號航天飛機2003年返回地麵時在高空解體,當時的NASA一並總結了所有不安全因素,認為國際空間站和“哈勃”不在相同的高度上,宇航員在緊急狀況下會缺乏安全的避難場所,時任局長肖恩·奧基夫以載人太空任務去維修“哈勃”,是個不合情理的危險任務。於是到了2004年,人們發現,“哈勃”的成像攝譜儀已停止了工作。

  太空望遠鏡工作10年以上就已呈“老態”,至今年“哈勃”已經服役27年,現在,它正在逐漸喪失原有高度和速度。

  “哈勃”的位置,距離地麵約合568公裏遠,每97分鍾環繞地球運行一周。而與地球越來越近,就意味著它與高空氣體分子的碰撞也會更頻繁,這種碰撞總體而言都對其運行隻會帶來一些微弱影響,但在時間的累積下,就會造成不可逆轉的傷害,同時,“哈勃”下降速度也會越來越快。

  最終,“哈勃”會不受控製的化身大氣層中的一個火球,甚至都無法燃燒殆盡,碎片飄零於地球各處。

  等到風景都看透

  對於“哈勃”的狀況,NASA這次並沒有第一時間給出解決方案,很可能也是因為確實沒什麽辦法,在他們的“巨無霸”火箭——太空發射係統(SLS)升空之前,維修或推升“哈勃”軌道都難以實現。還不如在地麵祈禱“哈勃”能撐到那一天。

  另一方麵,大家都知道,NASA其實早已覓得“繼任者”詹姆斯·韋伯望遠鏡。甚至在“哈勃”尚年富力強、遠未退出曆史舞台之際,就已耗巨資打造了“韋伯”。

  據《新科學家》雜誌此前文章稱,“韋伯”團隊成員曾對此做出解釋:宇宙中初現發光天體,是在大爆炸之後幾億年,但由於宇宙擴張它的波長超過了“哈勃”能探測的範圍。但“韋伯”的敏感度是哈勃望遠鏡的100倍,能探測到大爆炸後兩億年的情景,讓我們可以看到由宇宙間最原始材料構成的漫天繁星。

  諾貝爾物理學獎得主約翰·馬瑟是NASA韋伯望遠鏡項目的資深科學家,為其付出了數十年的心血。用他的話說:“哈勃”是將未知事物展現於人類麵前,挑起了我們的求知欲;而關於這些事物的答案,要靠韋伯望遠鏡去探索。

  太空望遠鏡事業的未來仍然光明。不過,鑒於NASA對技術的極致要求,以及與這種要求不怎麽匹配的錢包,導致無論是“哈勃”可能迎來的維修工,還是命中注定的繼任者,發射日期都一再推遲,升空之路頗為崎嶇。

  人們正迫切地希望NASA拿出方案挽留“哈勃”,雖然它還需要相當一段時間才會墜入大氣層,但在此之前,很可能出現各方麵失靈,與愛它的人們斷了聯係。

  現在,人們仍可以到NASA官方網站去瀏覽“哈勃”最後一次大修後拍攝的深空照片,那同時也是“哈勃”拍過的最清晰的宇宙照片。畫麵中,星雲與恒星幾乎是以一種“意外”的姿態呈現於眼前,人們便會頃刻了悟宇宙深處的魅力——靜謐與喧囂,純淨與璀璨,還有那蕩滌心靈的平和與力量。

  如果,這架望遠鏡自己能做選擇,也應是留戀宇宙不放手。(張夢然)


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