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哈勃望远镜的内部构造

2009-08-26 19:13阅读:
哈勃望远镜的内部构造
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想象一下,在浩瀚的宇宙中有一只“眼睛”,它能极其清晰地看到遥远的星体或星云。用这样的望远镜不仅可以观察到几十亿光年以外的物体,还能由此了解几十亿年前发生的事情。天文学家们正利用哈勃太空望远镜实现着种种奇迹!
用地基望远镜观测来自遥远星体的光线时存在一个主要问题,那就是光线必须穿过地球大气层。地球大气层不仅云层遍布、天气变化万千,而且像一个“热浪翻滚”的大熔炉——暖气流上升、冷气流下沉、灰尘漂浮、蒸汽弥漫。这些因素都可能使星体图像模糊不清,因此,地基望远镜用途有限。
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哈勃太空望远镜

1946年,天体物理学家莱曼·史匹哲博士(1914-1997)提出,与地基望远镜相比,置于太空中的望远镜可以观测到更远的物体,而且显示的图像更清晰。当时,火箭尚未成功送入太空,所以这一想法在那个时代无疑是荒谬绝伦、异想天开。20世纪60至70年代,美国的太空计划逐步发展、完善,跻身领先地位,史匹哲开始游说美国国家航空航天局(NASA)和国会研制太空望远镜。1975年,欧洲航天局(ESA)和NASA开始进行研制。1977年,美
国国会同意拨款。NASA任命洛克希德马丁航空公司为总承包人,负责项目监管。1983年,这台太空望远镜以美国天文学家爱德文·哈勃(Edwin Hubble)的名字命名——这位科学家对遥远星系中的变星的观测证实了宇宙正在不断膨胀,有力地支持了宇宙“大爆炸”理论。哈勃太空望远镜(HST)的研制历时8年,内置5台科学仪器、40多万个部件以及4.18万公里长的电线。据报道,哈勃太空望远镜的灵敏度是地基望远镜的50倍以上,分辨率则是它的10倍。由于发生了挑战者号空难,哈勃太空望远镜的发射被延误了很久,于1990年才最终进入轨道。
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哈勃太空望远从航天飞机杂货舱进入轨道
哈勃望远镜一进入轨道,天文学家就发现望远镜的聚焦有问题:珀金埃尔默公司磨制的主镜厚度有偏差。虽然偏差的尺寸还不及头发的1/50,但是却使望远镜产生了球面像差,因而无法拍出清晰的图像。
科学家们为哈勃望远镜重装了一套名为COSTAR(太空望远镜光轴补偿校正光学)的装置。这副“隐形眼镜”可矫正镜片的偏差。COSTAR由若干小镜组成,它们可以截取并矫正来自缺陷主镜的光束,然后将其传送至镜面聚焦处的科学仪器。
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发射前工作人员检查哈勃太空望远镜的主镜
1993年,宇航员在维修过程中用COSTAR代替了望远镜上的一个科学仪器。
经测试,维修后的哈勃望远镜拍摄图像的清晰度大大提高。现在,哈勃望远镜里的所有仪器都内置了光学矫正设备,已经不需要COSTAR了。
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航天飞机宇航员正在维修哈勃太空望远镜
与其他望远镜一样,哈勃望远镜有一个一端开口的长筒,内设的镜子可以采集光线,并将其传送到“眼睛”聚集的焦点。哈勃望远镜有几种类型的“眼睛”,也就是各种仪器。正如某些动物可以看到不同类型的光(如昆虫可以看到紫外光,而人类能看到可见光),哈勃望远镜必须能够观测到从天空洒下的各种光线。正是这些各式各样的科学仪器造就了哈勃望远镜这一神奇的天文工具。然而,哈勃望远镜不仅是一台配备了科学仪器的望远镜,同时也是一架航天器。因此,它需要动力以便在轨道中运行。为了兼具望远镜和航天器的功能,哈勃望远镜配有以下系统:
望远镜功能
■光学设备
  • 主镜
  • 副镜
  • 矫正光学设备
■科学仪器
  • 宽视野行星照相机2号(WFPC2)
  • 近红外照相机和多天体光谱仪(NICMOS)
  • 太空望远镜成像光谱仪(STIS)
  • 高级巡天照相仪(ACS)
  • 精密制导传感器(FGS)
航天器系统
■动力系统
■通讯系统
■操纵系统
■计算系统
■结构
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