探索宇宙極限 哈伯太空望遠鏡歡度25歲生日

2015-04-23 14:25

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「哈伯太空望遠鏡已成為人類文化的一部分。」

美國航太總署(NASA)太空任務主任格朗斯斐(John Grunsfeld)。

自從1990年4月24日升空以來,圍繞運行軌道盤旋在地球上空350英哩(約560公里)的哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope, HST)本月24日將正式服役期滿25周年。

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任務之初鏡頭模糊

25年前,美國「發現號」(Discovery)太空梭載著HST成功發射升空,這座太空望遠鏡以美國知名天文學家哈伯(Edwin Hubble)命名,哈伯曾發表「哈伯定律」(Hubble's law),認為遙遠星系光線的「紅移」(Redshift,意指物體的電磁輻射波長增加)與它們的距離成正比,因而協助確立「宇宙膨脹」(metric universe expanding)現象的存在。

體積約一台巴士的HST任務即在太空中觀測宇宙,NASA科學家相信如此一來,將可以免除在地面觀測所遭受的大氣扭曲或是星體反光等干擾因子,更可以準確了解宇宙。

 

 

但在任務之初,由於HST主鏡(primary mirror)在製造時曾進行修補,因此在升空進行觀測後產生鏡面模糊,NASA於1993年開始派出技術小組前往替換,直到2009年的16年間,HST共進行了5次修復任務,其中還曾因2003年2月1日「哥倫比亞號」(Columbia)太空梭升空爆炸,造成7名太空人喪生的意外,一度暫停所有太空升空任務。

 

 

修復任務有效提升了HST的觀測能力,曾擔任3次HST修復任務成員的格朗斯斐在最後一次出任務時,曾對HST行舉手禮,對她說「哈伯,妳的航行表現太好了(Good travels, Hubble.)」

觀測成就可觀

HST至今共繞行地球13萬7000餘周,繞行里程數已逾55億公里,對浩瀚宇宙進行了1200多萬次的觀測,觀測星體超過3萬8000個,根據資料,HST至今所觀測到最遠的星體距離地球達130億光年之遠,最古老的觀測對象則可追溯至4億年「大爆炸」(Big Bang)發生時所誕生的星體。

HST每個月平均所傳回地球的資料高達8290億位元,25年來,總計已累積100兆位元以上的資料,其中,HST不但發現了「超大質量黑洞」(super-massive black holes)的存在,也協助天文學家們判定宇宙年齡為138億年,而且,多虧HST的努力,天文學家也確定了宇宙目前仍在加速膨脹的現象。

以HST觀測數據為基礎所發表的學術論文超過了1萬2800篇,其中,對於「超新星」(supernovas)的觀測結果還讓3位物理天文學家榮獲2011年的諾貝爾物理獎

哈伯太空望遠鏡拍攝照片。(美聯社)
哈伯太空望遠鏡拍攝照片。(美聯社)
哈伯太空望遠鏡拍攝照片。(美聯社)
哈伯太空望遠鏡拍攝照片。(美聯社)
哈伯太空望遠鏡拍攝照片。(美聯社)
哈伯太空望遠鏡拍攝照片。(美聯社)
哈伯太空望遠鏡拍攝照片。(美聯社)
哈伯太空望遠鏡拍攝照片。(美聯社)
哈伯太空望遠鏡拍攝照片。(美聯社)
哈伯太空望遠鏡拍攝照片。(美聯社)
哈伯太空望遠鏡拍攝照片。(美聯社)
哈伯太空望遠鏡拍攝照片。(美聯社)

 

功成身不退

格朗斯斐在2009年,在最後一趟的HST修復任務中,為HST裝上了「對接接合器」(docking adaptor),以便在HST準備退役時,供無人火箭連接HST,將HST安全的送回地面。

格朗斯斐樂觀的表示,HST至少可以繼續服役至2020年,但因地心引力的影響,已逐漸拉低HST的飛行高度,但好消息是太陽系的星體流動頻率近年較低,使得太陽系的氣層清晰度較以往為高,「甚至可以服役到2030年」。

NASA在考量HST退役時,最擔心的即為長達240公尺的主鏡,天文學家評估,主鏡將可安全通過地球大氣層,因此在HST回到地面時,NASA必須避免主體或主鏡失控落在人口眾多地區,造成不必要的人員傷亡。

新一代太空望遠鏡

就在24日,HST將正式進入服役25周年,NASA已準備了一系列的慶祝活動,全球天文迷也齊心祝福這個拓展人類眼界的好朋友,社群上充斥著「哈伯25年」(Hubble 25)的關鍵字,紀念HST對宇宙觀測的偉大貢獻。

哈伯太空望遠鏡25周年。(取自推特)
哈伯太空望遠鏡25周年。(取自推特)

2018年,NASA將發射新一代的「韋伯太空望遠鏡」(James Webb Space Telescope, JWST),JWST以NASA已故主管韋伯(James Webb)命名,他曾擔任水星計畫(Mercury Program)雙子星計畫(Gemini Program)的計畫主持人,並擬定阿波羅登月計畫(Apollo lunar landings)的階段任務。

新一代的JWST利用紅外線波長(infrared wavelength)紀錄宇宙中因距離遙遠而幾乎無法觀測到的星體,協助天文學家重建大爆炸2億年後的宇宙。格朗斯斐表示,屆時HST與JWST在空中 將配合地表的巨大望遠鏡,繼續為人類探索宇宙而努力,「我們期待更多的重要發現」。

 

 

 

 

 

 

 

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