第三节 太空望远镜

同学们，你们都用望远镜观测过天空吧！一定很有意思吧！那么你们有没有想过在太空中观测宇宙呢？现在人们已经能够实现这个梦想了，哈勃太空望远镜就可满足要求，它堪称是天文望远镜中的“大哥大”。自 1990 年 4

月 25 日由美国“发现”号航天飞机将“哈勃”释放到太空之后，这只“太空

眼”已经环绕地球飞行 16 亿公里以上。1993 年 12 月载有 7 名航天员的“奋进”号航天飞机进入太空，去纠正“哈勃”天文望远镜光学系统存在的严重的球面像差，并更换若干易损伤和出毛病的陀螺仪。1997 年 2 月“发现”号航天飞机再次进入太空，给“哈勃”升级换代，撤下高分辨摄谱仪和暗弱天体摄谱仪、换上空间望远镜和成像摄谱仪，红外照相机、多目标摄谱仪，并进行若干修补工作。

改造后的“哈勃”对距离 5000 万光年的 M84 星中央进行了观测，发现该星系中心半径26 光年范围内的气体物质突然获得每小时140.8 万千米的高速度，这表明该星系中心有一个引力巨大的黑洞。

下面介绍一下“哈勃”望远镜的构造及其观测成果。

①轨道最大的天文台

“哈勃”望远镜长 12.8 米，镜简直径 4.27 米，重 11 吨，由光学部分、科学仪器和辅助系统三部分组成。镜筒的前身是光学部分，后部分是一个环形舱，在这个舱里面，望远镜的焦平面上安放着一组科学仪器。太阳能电池帆板和抛物面通讯天线（这是辅助系统的主要部件）则从筒的中间部分伸出。

②宽视场行星照相机（WF/PC）“哈勃”的一个主要部件之一就是安装在主镜焦平面上的一组科学仪器，共 8 台，即宽视场行星照相机、暗弱天体照相机、暗弱天体摄谱仪、高分辨摄谱仪和高速光度计以及这三台精密制导传感体，放置于望远镜简后部的环形舱内。宽视场行星照相机，英文台为（Wild Field planetaly camera）简称 WF/PC。它具有最高优先权，4 台 CCD 占据主镜焦平面的中央，当该仪器采用宽视场模式时，3 台 CCD 需与另一台焦距更长的 CCD 根一致，制成一幅图像。它的灵敏度很高，观测波段极宽，从紫外光一直到红外光，能观测到暗弱至 28 等的天体。它不仅可以观测行星，而且可以对延伸的银河系及河外天体进行高分辨率的观测。

光学部分“哈勃”空间望远镜的“心脏”。它采用卡塞格林式反射系统， 由两个双曲面反射镜组成：一个是口径 2.4 米的主镜，另一个是装在主镜前

面约 4.5 米处的副镜，口径约 0.3 米。投射到主镜上的光线首先反射到副镜上，然后再由副镜射向主镜的中心孔上，穿过中心孔到达主镜的焦面上形成高质量的图像，供各种科学仪器进行精密处理。

主镜和副镜均采用热膨胀系数极低的特殊玻璃。 “哈勃”天文望远镜的主要的构造大家都知道了，那么“哈勃”眼中的

太阳系又是怎样的呢？“哈勃”空间望远镜不仅定期展开太阳系天体观测， 而且每逢遇到特殊天象如慧星相撞、百武慧星和海尔—波普慧星等，均拨出时间，对目标天体进行跟踪观测，现在我们看看“哈勃”眼中的太阳系。

金星由于金星表面覆盖着厚云的粒子即浓硫酸液滴，使人们长期对它一无所知。金星表面覆着厚厚的云层，每 4 天云层环绕金星一周。若换为风速，

每秒达 80—90 米，金星自转周期长达 243 天，在几乎没有自转的行星上，刮

着如此强烈的风，简直令人不可思议。这种 4 日循环最初就是由“哈勃”拍

摄金星紫外线图像中发现的，每隔 4 天便会有相同的类型的云出现。

火星位于地球紧外侧，被认为是最可能存在生命的星球。与地球相同， 火星也有春夏秋冬四季变化。火星两极有白色发亮的极冠，夏季小，冬季大。火星大气组成几乎都是二氧化碳，极夜的低温使大气中的二氧化碳冻结为干冰，夏春干冰逐渐融化，极冠缩小。“哈勃”定期对火星展开观测，其高分辨率的火星照片宛如气象卫星摄得的地球图像。

上星观测过土星的人一定都会为土星美丽的光环所倾倒。最近“哈勃” 对土星的观测已经证实土星环由无数小的碎冰块组成，由于土星远离太阳， 周边温度相对低，故冰块不会蒸发，但会有少量升华，由于带电粒子与尘埃的碰撞而消失，也就是冰块逐渐分解为含氢、氧的分子从环中消失。且观测表明大约每一秒钟有 3000 千克的质量从环中消失，按此速度，10 亿年左右环内将没有冰块。

冥王星是太阳系中离太阳最远的行星，也是最小的行星，由于冥王星离得太远，而其卫星又离它很近，所以在地球上即使用最好的望远镜也无法把它们分辨开，但“哈勃”的宽场行星照相机 2 型捕捉到以前从未看见的冥王星表面情况，可以看冥王星表面有巨大的明亮或暗弱的斑点，目前尚不清楚， 但这些明暗的斑点或许就是氮霜，或是覆盖在表面上的环形山。

木星是由氢、氮无素构成的，直径为地球 10 倍以上的巨大行星，表面覆盖着厚厚的氮云。“哈勃”跟踪观测到了伽利略卫星，和本卫一“伊奥”、木卫二“欧罗也”、木卫三“伽尼米德”和木卫四“卡利斯托”，它们是由冰和岩石组成的卫星，表面有环形山和冰裂缝。

天王星天王星也是带有光环的类木行星。原来从地球用望远镜拍到的天王星照片根本找不到环带，即使是“旅行者 2 号”拍的天王星环带也很暗淡。但“哈勃”拍到的天王星，图像经电脑处理后，原来暗淡的环带得到强调。

海王星海王星是遥远的行星，与其它类木行星相似，也有东酉方向的强风，但中纬度地区的西风比赤道强，有着与木星，土星不同的大气循环。海王星也有象木星大红斑那样的巨大气涡，称为大暗斑，最近，“哈勃”不时对海王星展开观测，发现该大暗斑已经不存在了。

小行星在土星和火星轨道之间，分布着许许多多的环绕太阳公转的小行星，最大的谷神小行星直径仅为 500 千米左右，相对于地球而言，不过是星点，因此无法获得更多的信息，不过现在已使用一些新的观测方式来了解小行星的形状和表面及周边情况，甚至发现小行垦也有卫星。手段之一是测量

小行星在大小及周边情况通过小行星遮掩恒星的机会；手段之二向小行星发射激光，解析来自表面的反射光；手段之三是利用“哈勃”观测小行星。慧木相撞，1994 年 7 月“苏梅克一利维 9 号（缩鸟 LSL9）慧星撞击木星引起全世界的关注。“哈勃”拍下了这一撞击事件，而且相当清晰。慧核撞入木星后，蒸发的慧星的物质由于汽包状的爆炸而扩散，在极低温下，再度凝聚， 降落于木星表面，形成痕迹。

航天技术是综合性的科学技术，它要广泛地应用现代电子学、微电子学、无线电、自动化、真空、低温、计算机、机械加工，冶金和化工等多种学科和高新技术。人们通常认为航天技术指运载器技术、航天器技术和测控技术

（地面），下面具体介绍一下它们的情况。

①运载器技术

要想到太空飞行，首先要挣脱地球的引力和大气阻力，因此就需要研制出速度非常高的运载工具。要发射人造地球卫星，使卫星能绕地球飞行。运载工具，就必须具有 7.9 公里每秒的速度，这叫做“第一宇宙速度”。要使

航天器绕太阳运行，就必须使速度达到 11.2 公里每秒，这便是“第二宇宙速度”。“第三宇宙速度”是 16.7 公里每秒。它比音速度快 20～30 倍，它能使航天器脱离太阳系飞向星际空间。

②航天器技术

按运行轨道不同来划分，航天器可分为两类，一类是绕地球轨道运行的， 如人造卫星、载人飞船、航天站和航天飞机等。另一类是飞往月球或其它行星乃至星际空间的，叫做空间探测器。根据载人不载人又发为两类，载人的包括载人飞船、载人空间站、航天飞机。不载人的如目前的空间探测器。航天器要在超高空、强辐射、持续失重和温度剧烈变化的特殊环境中活动，必须装备成套的能源、操纵、控制、通信、计算、返回和生命保障系统。还要根据任务装备专用系统。

③地面测控技术

因为航天器必须由地面进行跟踪、遥测和遥控，双方必须有十分紧密的联系。地面测控系统一般由分布在全球各地的台、站、船组成。这些台、站、船都具备非常先进的高级的中子设备。

好了，写到这儿，青少年朋友们，你们现在对航天方面的最新科技动态有一定的了解了吧！希望你们能够对它感兴趣。