世界不思議

哈勃空間望遠鏡,遨遊太空三十年,為什麼人類只去看過它四次?

1990年4月24日,“發現號”航天飛機將有史以來最精密的太空設備送進了太空。這部太空設備在太空中已經“服役”了三十年——時間比原計畫翻了一倍,對宇宙進行了150多萬次觀測,是歷史上最多產的科學設備之一。它就是,哈勃空間望遠鏡(以下簡稱“哈勃”)。哈勃對全世界人民來說,具有很高的知名度。一說到它,我們都會想到它在浩瀚宇宙中拍到的、傳回地球的那些絢麗多彩的星雲圖片。但是它所做的貢獻,遠遠不止拍回了這些星雲圖片。2020年4月24日,是哈勃的三十歲生日。紀錄片《哈勃三十年:揭示宇宙奇觀》,回顧了哈勃從誕生之初到多次升級維護,再到獨自遨遊宇宙的眾多歷程,揭秘了很多關於哈勃的人和事。

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哈勃的低谷與榮耀上世紀40年代,天文學家們開始期待在不受地球大氣層扭曲影響的情況下,觀察宇宙。哈勃就是對這一夢想的實現,它是首個被送入繞地軌道的大型光學望遠鏡。1990年4月24日,當地時間8點33分51秒,美國“發現號”航天飛機飛向高空。10分鐘後,它帶著哈勃進入預定軌道。然後將哈勃送到艙外,打開它的天線與電池帆板,按照計畫釋放了它。從那天起,哈勃開始了它的傳奇經歷。

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哈勃的任務是揭開宇宙中一些最大的謎團,從恆星是如何形成的,到黑洞,還有暗能量。在不到兩個小時的時間裡,紀錄片《哈勃三十年:揭示宇宙奇觀》講述了哈勃這部不可思議的望遠鏡在發射後經歷的榮耀、波折、嘲笑、成就、遺棄、孤獨與懷念。原來哈勃之所以叫做“哈勃”,是為了紀念偉大的天文學家埃德溫·哈勃。他在二十世紀初發現了宇宙膨脹,其觀點也代表了人類探索宇宙的初心。

哈勃拍攝到的星雲圖片令人歎為觀止,它們大大拓展了人類對於宇宙空間的認識——原來我們所生存的宇宙是這樣的,那裡的景像這麼美!但是,哈勃拍攝的第一張照片,卻沒有達到科學家們的預期。雖然第一張照片的清晰度比地面望遠鏡拍攝的高清很多,但是拍到的恆星圖像的外圍出現了毛髮狀的光。原來是哈勃主鏡面存在球面像差,這個瑕疵導致大部分光線發散。而這個失誤,將導致哈勃的觀測能力大大下降。

消息一出,輿論嘩然,哈勃遭受著來自四面八方的批評與嘲笑。哈勃耗資15億美元,有媒體諷刺地說“它本該為科學家們提供15年精彩絕倫的太空照片,可現在它卻壞了”。後來科學家們制定了補救方案,實施對哈勃的第一次維修。1993年12月2日,“奮進號”航天飛機載著宇航員們去看望哈勃。他們攜帶了100多種特製工具,矯正了哈勃存在的問題。這次的維修非常成功,科學家們歡呼雀躍,美國總統還發去了賀電。

功能齊全的哈勃,有了更多的成就來證明自己。被修復後的幾個月,哈勃就見證了太陽係有史以來最壯麗的事件之一,也就是連續清晰地拍攝了彗星碎片撞擊木星的過程。一夜之間,哈勃的名聲徹底扭轉,成為每個天文學家都想使用的望遠鏡。同時,哈勃原來的負面形象得以扭轉,它贏得了更高的關注度。哈勃的完美“逆襲”,讓它收穫了牢固的民意基礎,也是人們對它充滿感情的開端。

彗星撞擊木星一年後,哈勃被用來觀測星雲,幫助天文學家探索恆星是如何產生的,或者說它們是怎樣被製造出來的。星雲是巨大的塵埃和氣體雲,卻是恆星誕生的地方。哈勃用它無以倫比的高分辨率,拍攝到的結果讓科學家們興奮不已。著名的“創生之柱”,正是哈勃拍攝的。這些圖片憑著前所未有的細節,揭示了恆星的誕生。

光年是光在一年中行進的距離,哈勃可以拍攝幾百光年甚至幾千光年外的星系。哈勃能回首過去,看見星系的誕生,看到星系50億年、90億年、126億年前的景象。哈勃“它用一張照片,記錄了近130億年的歷史。這是個驚人的成就。”

對哈勃第二次升級維護後,它甚至可以探測星系的核心,尋找宇宙中迄今為止發現的最奇特、最恐怖的天體之一——黑洞。1997年4月14日,哈勃掃瞄了代號為M84的星系中心,對其中心看不見的黑洞進行了測重。測量結果顯示,這個黑洞的質量,至少是太陽的3億倍,是宇宙中真正的怪物。原本很多天文學家認為,超大質量黑洞是很罕見的,但是哈勃卻發現它們無處不在!哈勃徹底改變了我們對黑洞的認識,甚至讓天文學家們調整了研究的方向。

科學家們還借助哈勃來回答人類曾提出的一個深刻的問題:宇宙的命運是什麼。哈勃觀測到一顆在超新星爆炸中死去的大質量恆星留下的光跡。而中國天文學家曾在公元1054年7月4日目睹過超新星爆炸這個現象——哈勃讓我們看到了先人們見過的場面的痕跡,多麼奇妙。通過分析測量結果,科學家們發現宇宙中存在著一種新的力量,它在重塑宇宙的未來。哈勃的助力,讓天文學界一次次有了驚人的發現。

觸摸過哈勃的宇航員們為哈勃執行過太空行走任務的宇航員,有16名。每一次任務都是高危任務,他們都是冒著生命危險去修理和升級了哈勃。紀錄片《哈勃三十年:揭示宇宙奇觀》中,採訪了一些執行過哈勃維修任務的宇航員們。史蒂文、凱瑟琳、斯托利、約翰、邁克,他們感覺像是組成了一個特殊的樂隊。樂隊的每個人都齊心協力,完成了帶來非凡成果的哈勃的升級維護任務。時隔多年,他們對於每一個任務的每一個細節都能娓娓道來。一步一步要怎麼做,他們都記得清清楚楚。宇航員首先要在地面上練習他們在太空中所要完成的一切。雖然地球上沒有任何地方可以抹去重力,但是對於要在航天飛機裡生活的宇航員來說,他們要學習怎樣在牆上睡覺、刷牙、吃東西。他們會在一個巨大的有1600萬加侖的水池裡訓練,這個水池是“中性浮力實驗室”。水裡有假想的哈勃和航天飛機,然後宇航員穿上白色的宇航服在水池裡一遍遍地檢查整個計畫。其實,在水池裡的訓練主要是動作編排,“你要明白抓住這個把手後,就可以伸手抓那個把手,這樣你就可以動了。”因為無法真正模擬太空環境,宇航員要嘗試著接受所有不同的感受,到時再根據太空裡的情況做出判斷。

在紀錄片中,宇航員們詳細描述了坐著火箭升空時的感受。他們把自己固定在一枚巨大的火箭上,而火箭會在8分半鐘內,從靜止加速到28000公里每小時以上。“它是個大怪獸,是個龐然大物。而我們就在它的肚子裡,生死由它。”大約在發射前的一兩分鐘,航天飛機會開始輕微晃動,這是因為工作人員在檢查引擎,確保轉動正常。這時候,宇航員會感覺到有些左右晃動,聽起來像是水泵在啟動。10分鐘倒計時,出現轟鳴聲和震動,宇航員就知道引擎已經就緒。兩分鐘後,主引擎熄火分離,航天飛機的飛行變得平穩。“你會感覺加速度越來越大,身體在座位上也越來越重。八分半鐘後加速的過程結束,前一刻你還覺得被壓得喘不上氣,後一刻馬上要飄起來了,那種感覺太神奇了。”

宇航員們回憶看到哈勃時的情景,透露出一種對哈勃的親切與懷念。“你可以遠遠地就看到它,看上去很清晰,就像是一顆星星。然後距離越來越近,它就變得更亮了。”他們都知道航天是極其危險的,但他們也知道航天的意義,所以選擇了義無反顧。

為什麼人們對哈勃飽含感情2003年2月1日,“哥倫比亞號”航天飛機在重返大氣層時燒燬,沒有倖存者。這一悲劇發生後,考慮到航天飛機的安全問題,2004年1月,美國航天局宣佈,取消即將進行的哈勃望遠鏡飛行任務。“哈勃望遠鏡被遺棄了。”有助於我們預言宇宙命運的哈勃,自己卻前途未卜。

沒想到,放棄哈勃的決定,引發了人們的強烈抗議,美國航天局每週都收到上千條要求實施拯救哈勃計畫的信息。當時哈勃已經家喻戶曉,大家都不想放棄它。2006年10月,美國航天局局長邁克爾·克里芬宣佈:“我們將為哈勃空間望遠鏡增加一個維護任務,在航天飛機計畫退役前完成。”話未說完,現場歡呼一片,人們紛紛起立鼓掌,局長本人也哽咽停頓。民眾們對於哈勃所傾注的感情,讓哈勃有了最後一次與人類面對面的機會。

2009年5月,航天員們開展對哈勃的第四次維護任務,也是最後一次維護任務。經歷了七年的孤獨之後,哈勃終於最後一次和航天員以及航天飛機重聚。航天員們都知道那是最後一次看到哈勃,他們為哈勃修好了那些故障的設備,換上了新的科學儀器,讓它處於前所未有的良好狀態。在這最後的會面時間,有宇航員在進入艙門前,靜靜地待在那裡,享受著景色;有宇航員拍拍哈勃,向它敬了個禮,“祝願它在今後的旅途中一切順利”。最後一次與“我們的地球,我們的宇宙,還有哈勃望遠鏡”同框後,宇航員們回家了。而哈勃,需要自己繼續探索宇宙。

“我想你。”“謝謝你讓我看到了宇宙的美麗。”“生日快樂,哈勃,30歲快樂。”在紀錄片的末尾,有宇航員們對哈勃的深情表白。宇航員斯托利更是對哈勃這樣打招呼:“嗨,親愛的。”他說完這句後靜默了一會,似乎是在穩定情緒,才接著說:“我愛你。”

不但是宇航員們對哈勃有著深厚的感情,世界各地的人們都對哈勃有著特殊的關注與情感。哈勃就像是每一個人在太空中的眼睛,它讓我們看到了以往從未見過的景象,並深受震撼。它從一開始的不被看好,再到後來的屢創奇功,就像是一個人的傳奇經歷,讓人驚嘆連連又深受鼓舞。每當它向人們展示某種天文現象時,就像是遠在太空的它在精神層面上與人們對話。它用自己拍攝的圖片,無聲告訴人們宇宙的起源、絢麗與變化。儘管還會有更多的空間望遠鏡,但是人們對哈勃的感情,恐怕難以在其他空間望遠鏡上重演。哈勃對於人們來說永遠是特別的,這是屬於人們對哈勃——這位宇宙觀測“開荒者”的殊榮。“哈勃不僅是人類歷史上最成功的望遠鏡,也是人類歷史上最成功的科學實驗之一,真正將全人類團結在了一起,都感覺像是在用自己的眼睛看宇宙。”

自2009年以來,哈勃始終獨自在太空中遨遊,再也不會有人觸摸到它。“發現號”航天飛機也已經在博物館。但是哈勃會繼續向我們呈現宇宙的浩瀚,發現宇宙的奇蹟。直到,它老得再也不能動。生日快樂,哈勃。謝謝你,讓我們看到了宇宙的樣子。祝願你,在今後的旅途中一切順利!

(文中配圖均源自紀錄片《哈勃三十年:揭示宇宙奇觀》)

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