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绍兴文理学院-韶星天文社-【天文史话】【第2期】文稿

2023-08-15 16:41 作者:韶星天文社-阿氏圆  | 我要投稿

        Hello大家好,这里是“半月科普·天文史话”,我是阿氏圆。好久不见,甚是想念。老话说得好,“拖更一时爽,一直拖更一直爽”,掐指一算,距离上次更新已经过去了一个多月。好,那么我们频接上回。

        【视频】1990424日,世界上第一台太空望远镜搭载发现号航天飞机发射升空。不知道面对冉冉升起的哈勃望远镜,莱曼·斯皮策是否会回想起44年前,他发表论文《外星天文台的天文优势》,提出发射空间望远镜的那个日子。

        1610年,当伽利略第一次使用普通望远镜观察天空时,受限于当时望远镜的性能,他很难分辨出今天用便宜的光学望远镜就可以看到的土星环。伽利略在写给科西莫二世·德·美第奇的信中说,“土星是三个星体的结合体”——也就是说,他认为观测到的“环”是一种星体。

        光学的进步最终改变了科学家对行星、恒星和遥远星系的看法。首个把这些集合体确认为“环”的是荷兰天文学家克里斯蒂安·惠更斯。他在1655年自制了性能比伽利略所使用的高出50倍的望远镜,并且以此确认了土星是被巨大的围绕起来的既定事实。而发现土星环环缝的荣耀则归属于卡西尼。

        历史上,一些体型庞大的望远镜一直是被放置在山顶上的——那里海拔高、大气稀薄,成像更加清晰。可是,地球的大气层阻挡了地面观测者的大部分光线,大气对射电、红外和光学窗口之外的电磁辐射也是不透明的【音效:Error】。那么,我们可不可以从太空中去研究这些波段呢?

        【飞屋环游记】

        带着这个愿望,1946年,也就是二战结束后不久,天文学家莱曼·斯皮策提议发射一架太空望远镜,以克服地面天文台的局限。又过了几十年,这个想法才得到美国国家科学院的足够支持,成立了一个由科学家组成的委员会,对大型太空望远镜的潜力进行评估。

        1969年,在斯皮策的领导下,该委员会发布了一份文件,概述了大型太空望远镜的科学用途。随后,美国国家科学院向NASA提出了他们的方案。1977年,在NASA和美国国会进行一系列沟通后,国会最终在同意为这项大型太空望远镜计划提供资金。

        研发工作几乎立即开始。NASA原本计划在 1983年发射望远镜,但无奈受到各种各样的挫折导致进度延迟,只好将发射日期推迟到了1986年。与此同时,为了纪念美国天文学家埃德温·哈勃,这架大型太空望远镜被重新命名为哈勃空间望远镜,也就是HST

        但1986年,不幸的事降临了。

        【我们这一天】

        128日,挑战者号航天飞机起飞后不久即解体,机上7名航天员无一幸存。

        美国诺贝尔奖得主理查德·费曼先生受委托调查此次事件。他在国会上用一杯冰水和一只O形圈证明出事原因。

        【视频】

        这个简单的实验展示了事故的原因所在:挑战者号升空后,因右侧固体火箭助推器的O形圈失效,使得原本应该是密封的固体火箭助推器内的高压高热气体泄漏。这批气体影响了毗邻的外储箱,在高温的烧灼下结构失效,同时也让右侧固体火箭助推器尾部脱落分离。最后,高速飞行中的航天飞机在空气阻力的作用下于发射后的第73秒解体。

        直到两年后,航天飞机才得以恢复飞行,NASA才得以重新开始将哈勃的发射纳入日程。终于,又经过了4年,1990424日,世界上第一台太空望远镜偕同5名宇航员搭载发现号航天飞机在肯尼迪航天中心发射升空。

        发射虽然结束了,但我们的故事才刚刚开始。哈勃望远镜一睁开眼,发现周围的一切都是如此模糊。这时大家才醒悟过来,咱老百姓纳税人的刀乐被NASA坑了……啊跑题了,这时大家才醒悟过来,望远镜的反射镜片没有打磨好,偏了2.2微米,这就让来自镜面边缘的反射光不能聚集在与中央的反射光相同的焦点上,造成了严重的球面像差。这正是:“失之毫厘,谬以千里”。据说当时在美国各大政治性综艺秀节目中,NASA都受到了前所未有的嘲讽。这令当时正在筹备詹姆斯·韦布望远镜的科学家几乎颜面扫地。

        3年后的122日凌晨427,一组7人小队授命登空,着手为哈勃进行一次为期12天的维修任务。他们为哈勃带来一副眼镜,以修护哈勃模糊的视力。当然,问题不仅仅是镜片才有的,太阳能电池板、导航系统中的陀螺仪、磁力计和动力系统也都出现了大大小小的失灵问题。好在哈勃设计之初采用的就是模块化的设计方案,目的就是方便宇航员在太空中进行维修、更换部件或者添加新仪器。

        后来,哈勃望远镜又经历了1997 年、1999 年、2002年和2009年的四次维修。现在,它的分辨率接近于最初的设计规格,并重新获得了大部分失去的灵敏度。

        2003825日,美国宇航局的空间红外望远镜SIRTF在弗罗里达州卡纳维拉尔角空军基地由德尔塔型火箭发射升空。同年12月,为纪念已故的莱曼·斯皮策博士,SIRFT更名为斯皮策空间望远镜。

        好了,以上就是本期“半月科普·天文史话”的全部内容啦。你还想了解哪段天文史话呢?欢迎在评论区留言告诉我。那么我们,下期再见ヾ( ̄▽ ̄)

参考资料

 

[1](美)艾瑞克·简森(Eric Chaisson),(美)史蒂夫·麦克米兰(Steve McMillan),孙艳春 译. 天文学与生活:原书第7版  [M]. 北京:电子工业出版社

[2]成婉瑶. 哈勃望远镜30年成果回顾. 航天员, 2020(3): 39-43.

[3]【基德】韦布到底能看见什么?NASA为什么要死保它https://www.bilibili.com/video/BV1vL4y1b7of?vd_source=2130eeaf2c04adb8a5414b89b25c6bd2

[4]31岁的哈勃望远镜“死机”,这次会退休吗? http://news.hexun.com/2021-07-29/204054587.html

[5]升空15周年快乐,斯皮策望远镜! https://www.guokr.com/article/443199

[6]斯皮策望远镜:以我之眼,观此寰宇 https://zhuanlan.zhihu.com/p/77965535

[7]再见啦,斯皮策太空望远镜 https://zhuanlan.zhihu.com/p/200734948

[8]【航天史上的今天】斯皮策空间望远镜的发射 https://www.bilibili.com/read/cv12844471

[9]SIRTF (Spitzer, SST)  https://space.skyrocket.de/doc_sdat/sirtf.htm

[10]王劈柴, 矩阵星. 当一个女孩决定为事业奋斗一生. 果壳, 2023. https://mp.weixin.qq.com/s/21_HgtL8SDQrGBKJ2Ddhxw




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