石姝慧

哈勃空間望遠(yuǎn)鏡能夠掃描到的區(qū)域

哈勃的鏡頭有什么特別之處？

哈勃空間望遠(yuǎn)鏡攜帶的兩臺(tái)照相機(jī)和兩臺(tái)攝譜儀能夠探測(cè)并分析星體光線的不同屬性。

美國航空航天局科學(xué)任務(wù)理事會(huì)副行政官埃德·韋勒說：“光線從哈勃頂部進(jìn)入，穿過管狀設(shè)備。中下部有個(gè)直徑為239厘米的鏡面。該鏡面將光線反射回去，反射到第二個(gè)鏡面上。第二個(gè)鏡面較小，將光再次反射，穿過第一個(gè)鏡面中心的小孔。最后，光線聚集在儀器艙?！背艘恍┛梢姽?，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡還能觀測(cè)到肉眼看不到的光線，如紫外線、紅外線。紫外線可將皮膚灼傷；紅外線含熱能，太陽的熱量主要通過紅外線傳到地球。

進(jìn)入哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的星光攜帶著重要信息，這些信息與星體的溫度、化學(xué)特性以及運(yùn)行速度和運(yùn)行方向有關(guān)。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡在大氣層之上運(yùn)行。該儀器非常精密，理論上能夠從洛杉磯探測(cè)到來自日本東京的一點(diǎn)燭光。

哈勃在軌道上的運(yùn)行速度為每秒8000米。它將捕捉到的圖片及數(shù)字信息傳送到一顆通訊衛(wèi)星，最終發(fā)送到美國航空航天局設(shè)置在新墨西哥州沙漠的一個(gè)中繼站。在位于馬里蘭州的戈達(dá)德太空飛行中心的操控中心，科學(xué)家對(duì)哈勃空間望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行協(xié)調(diào)、控制，之后再傳送到空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所，該研究所是哈勃空間科學(xué)操作機(jī)構(gòu)。

“在空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所，我們能夠觀察到宇宙飛船的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況。如果需要的話，我們能夠操控它并改變其運(yùn)行方式。比如，想要準(zhǔn)確獲取某一目標(biāo)的具體位置，我們可以將哈勃重新準(zhǔn)確定位。這樣，在生成圖像的過程中，小范圍的天體的圖像才不會(huì)移動(dòng)或模糊。”戈達(dá)德中心能使哈勃空間望遠(yuǎn)鏡能夠定位一些已知星體，并準(zhǔn)確追蹤太空中的飛行器，一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，就開始對(duì)其進(jìn)行觀察。

普通人怎么用哈勃看太空？

理論上，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡也對(duì)非專業(yè)人士開放，不過，因?yàn)榉浅屖郑袠?biāo)率非常低。通常，在同一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，會(huì)有至少8個(gè)人申請(qǐng)。而且，所有的申請(qǐng)者都會(huì)被以專業(yè)人士的標(biāo)準(zhǔn)來要求。

使用哈勃的花費(fèi)相當(dāng)高，所以，分配觀測(cè)時(shí)段的人非常謹(jǐn)慎，不會(huì)因?yàn)樯暾?qǐng)者說好話就隨隨便便把時(shí)段分出去。因此，你的申請(qǐng)?zhí)岚副仨毷蔷臏?zhǔn)備的，證明觀察目標(biāo)確實(shí)有科學(xué)價(jià)值，如果沒有哈勃或者其他空間望遠(yuǎn)鏡的幫助，你的科學(xué)研究就沒法進(jìn)行，利用哈勃是你獲得研究成果的最好途徑。最后，你還得證明，比起別人的申請(qǐng)，你的項(xiàng)目更有價(jià)值，因而更值得使用哈勃。

和你競(jìng)爭(zhēng)的基本上都是職業(yè)天文工作者，其中很多都需要申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)來支持他們的研究。因此，在寫申請(qǐng)方面，他們久經(jīng)考驗(yàn)，你更得好好表現(xiàn)。

哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)通常與分析數(shù)據(jù)緊密相連，雖然觀測(cè)是免費(fèi)的，但分析數(shù)據(jù)就需要經(jīng)費(fèi)。如果你不是專業(yè)人士，那你的經(jīng)費(fèi)從何而來？所以，這就很棘手。我想，評(píng)審委員會(huì)也想到了這一點(diǎn)。

如果你的想法真的值得嘗試的話，我建議你還是試試，因?yàn)樽顗牡慕Y(jié)果無非就是沒有通過。除此之外，你還會(huì)收到一份原因說明。

當(dāng)然，使用哈勃的門檻還是非常高的，即使最投入的職業(yè)天文學(xué)家，獲得使用哈勃的機(jī)會(huì)也不大。

“哈勃定律”怎么證明宇宙始于大爆炸？

廣義相對(duì)論表明，太空比任何人所能想象的更加匪夷所思，當(dāng)然，愛因斯坦除外。為了清楚地了解神奇的宇宙，天文學(xué)家需要更多的觀測(cè)資料。這意味著需要性能更強(qiáng)大的大型望遠(yuǎn)鏡。

19世紀(jì)初，威廉·赫歇爾完成對(duì)太空的研究，記錄了數(shù)千個(gè)既絢麗又模糊的物體，這些物體當(dāng)時(shí)被稱作“白色星云”。那時(shí)，沒人知道這些白色星云到底是我們星系的一部分，還是其他遙遠(yuǎn)的未知星系的一部分。

1924年，天文學(xué)家埃德溫·哈勃在美國加利福尼亞州威爾遜山天文臺(tái)用一臺(tái)254厘米反射式望遠(yuǎn)鏡研究了這些星云中的一些星體。通過這臺(tái)天文望遠(yuǎn)鏡，哈勃估測(cè)，這些星系與地球的距離通常是幾十萬甚至上百萬光年。這里的天體跟銀河系的一樣龐大、密集，因此他稱之為“星系”。所以，我們今天也將白色星云叫作“星系”。

那時(shí)，科學(xué)家了解到，星體上的一束光在光譜上表現(xiàn)為不同的顏色，星體的運(yùn)動(dòng)會(huì)帶來顏色的改變。光波變?yōu)樗{(lán)色，意味著該星體在接近地球；光波呈紅色，則意味著該星體在遠(yuǎn)離地球。這就是著名的“哈勃定律”：來自遙遠(yuǎn)星系的光線的紅移與它們的距離成正比。

顏色變化的量揭示了這種運(yùn)動(dòng)的速度。哈勃發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他測(cè)量星系距離時(shí)，光波幾乎總是變?yōu)榧t色和相近顏色。距離越遠(yuǎn)，紅色光波越長(zhǎng)。也就是說，宇宙是在不斷膨脹的。這個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn)意義深遠(yuǎn)。

從宇宙膨脹這一角度倒推，科學(xué)家猜測(cè)，宇宙的開始似乎是劇變的。一位天文學(xué)家將這一劇變稱為“宇宙大爆炸”。

如果將哈勃的鏡筒對(duì)準(zhǔn)地球，它能看多清楚？

哈勃空間望遠(yuǎn)鏡距離地球大約560千米，主鏡直徑為2.4米。如果不考慮大氣失真（事實(shí)上，這絕不是微不足道的），其分辨率可能達(dá)到0.05弧秒，對(duì)地面的分辨率可達(dá)15厘米，幾乎相當(dāng)于美國著名的間諜衛(wèi)星“鎖眼”的水平。不過，這只是想象，事實(shí)上，哈勃是不能對(duì)準(zhǔn)太陽、月亮、地球，以及金星、水星等近處的明亮天體的，因?yàn)閺?qiáng)光會(huì)燒壞它的感光設(shè)備。

哈勃在銀河系內(nèi)，怎么能拍攝到銀河系全景？

答：它拍不到，你看見的最詳細(xì)的銀河系照片是2008年6月3日公布的由斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的圖像，它由80萬張圖片組合而成，全長(zhǎng)達(dá)55米，分辨率比此前最為清晰的銀河系照片高100倍，但也算不上是全景圖。endprint