[S02] 067 接近报废的哈勃望远镜抢救活了

一、大型轨道天文台计划

1、这是NASA规划的一项在地球轨道部署4架天文望远镜的计划，他们四个分别观察四个不同波段的电磁波信号。第一颗上天的就是哈勃望远镜。

2、康普顿伽马射线望远镜由亚特兰蒂斯号航天飞机运上天，它负责的波段是波长最小的，伽马射线的波段。钱德拉X射线望远镜，它负责波段是X射线范围的，最后一个上天的是2003年发射上去的斯皮策空间望远镜，它负责的波段是红外长波的部分。这四个望远镜观察的频率范围几乎覆盖了绝大部分电磁波频谱。

二、人类相继睁开了第三只眼、第四只眼

1、人类第一次向太空睁开双眼是望远镜发明的时候，1600年，之后过了400年哈勃才上天。

2、哈勃与大型轨道天文台计划作为人类的第三只眼让我们看得更清楚。它上天后30年，引力波探测器就出现了，这是人类第四只眼睛，可以看到非电磁波的信号。

三、哈勃-昂贵的望远镜

1、哈勃的规划从1970年就写出来了，比当时地球上最贵的望远镜还贵几倍，国会预算一直没有批准，在扯皮了3年多后福特总统最终拍板：取消所有望远镜计划经费。

2、天文学家们游行，说服，科普宣传，美国科学院声援，最终国会同意批复一半的经费，哈勃不得不缩小规模，主镜面从直径3米缩小到2.4米，并且拉到了欧航局加入共同建设。

3、欧航局提供6亿美元经费和一些现成的模组，以此换得欧洲天文学家15%的观测时间。

4、PerkinElmer负责建造望远镜的光学部分，这是核心，主镜面打磨工作非常费事费钱，先后推迟3次发射，与此同时NASA委托柯达制造另一个备用镜。

5、因为反复推迟，原本计划1983年上天的哈勃全部完工时已经1986年10月份了，而1986年1月28日挑战者号爆炸，里根总统下令所有航天飞机停飞。已经可以上天的哈勃不得不等待调查结束，这一下就是2年时间，期间核心组件需要保存在无尘室，这也增加了保存成本。

四、哈勃最初接近废品

1、发射时太阳能电池板差点没有打开，险些让任务失败，但是等宇航员从轨道回到地球后，人们发现哈勃望远镜问题多多。

2、哈勃的对焦不准，0.1弧度的光点会散步在1弧度的圆面上，这是由于PerkinElmer打磨的主镜面参数错误，厚了2微米。

3、导航系统中6个陀螺仪有4个失灵了，磁力计故障，动力系统故障，这些故障加在一起让哈勃的实际观测效果和地面望远镜的效果相差不多，而这是所有人无法接受的，反对哈勃建造计划的人称之为“高科技太空垃圾”、“人类科技史的灾难”。

五、维修哈勃，修不好NASA关门

1、如果哈勃当年没修好，现在很可能已经严重影响了人类探索太空的预算拨款，好奇号火星探测说不定在我们有生之年也见不到了。

2、维修计划给哈勃戴上眼镜修正焦距问题，因为没有预算把望远镜取下来在地面修理好后再送上天空。光学修正部分缩写COSTAR，安装它需要取下内部的高速光度计，否则内部空间不够用。

3、一切维修计划都在水中训练完成，所有步骤都确定后多次训练，保证上天后的动作标准，维修成功率高。3年半后所有设备准备好，修理动作也训练好，NASA开始维修哈勃了。

4、虽然哈勃舱内空间很狭窄，单更换4个陀螺仪的过程很顺利，最后关门时遇到了很大困难，花费了1个多小时才把门栓锁住，如果没有关上门，哈勃内部温度就是失控，导致损坏。

5、太阳能光电板因为无法合起，只好整体拆除，换上新的模块，废弃的丢在太空中。

6、更换光学相机和安装COSTAR是最关键的环节，但过程进展无比顺利，最后的6天的维修一共出舱5次，哈勃望远镜从半残状态恢复到设计性能，维修成功挽回了NASA的声誉。

六、哈勃的CPU用的是486？！

1、哈勃的一生一共有4次升级维修，其中1999年12月时更换了图像处理器，新换上的是英特尔宇航版的486处理器。而那个年代英特尔连奔腾4代1.4GHz的CPU都有了。

2、宇航版CPU比商用版精密复杂多，因为它要工作在宇宙环境中，这是一个高辐射，温差极大的环境。最大温差300摄氏度，而地面上只有70摄氏度。

3、这颗宇航版CPU采用130nm工艺，而不是真正486诞生时的800nm工艺，这也发热功率大幅下降，还可以在内部设计更多容易电路，在一部分失效的时候能接替上。

4、宇宙射线，尤其是超高能部分会在半导体材料上留下不可恢复的缺陷，当缺陷积累数量多了以后会改变半导体材料的导电性，让半导体材料失效。为了保护CPU宇航版需要加防辐射保护罩。

七、哈勃生涯的重大发现

1、宇宙处于加速膨胀的证据：这个结论是通过拍摄超新星爆炸得到的，而超新星爆炸很难拍到，没有好方法，没有好设备的时候，比如1950几年开始找，很多天文学家找了一生，也就找到1,2颗。但是哈勃十几年中就能发现好几十颗。

2、每个星系中心存在质量巨大的黑洞：从前天文学家预测每个星系中心都有个大质量黑洞，但是观测证据很少，黑洞我们没法观察，只能通过周围物质的运动，来猜是不是这些物质的中心有一个黑洞，哈勃出现后对这种现象判断更准确了，把每个星系中心都有一个质量巨大的黑洞这件事坐实了。

3、测定宇宙年龄：这是通过测量哈勃常数完成的，哈勃常数表征着物体在宇宙间互相远离的速度和他们之间的距离成正比。2009年的时候最新的不确定度最小的测量结果就是哈勃观测给出的，是74.2±3.6km/smpc，不确定度为5%，远小于地面镜的15%。

4、对太阳系内外事件观测更加细致：可以发现系外行星，可以观测彗星撞击木星的整个过程的细节：彗星从一颗碎裂成20颗后撞向木星的过程，这些是地面镜无法观测到的细节。