哈勃空间望远镜不仅属于迄今为止最伟大的科学设备，还为人类留下了一笔巨大的财富，为我们揭示了美丽的宇宙图景。本书为您展示并解释其中最摄人心魄的部分。
20 世纪 50 年代，我还是个少年，那时就深深迷上了阿瑟·C.克拉克（Arthur C. Clarke）
的科幻小说。克拉克才华横溢，很有远见。我在本地的图书馆浏览时，偶然发现了他在 1951
年出版的纪实作品《太空探索》（The Exploration of Space）。半个世纪前，《纽约时报》称这一经典著作是“科学专长与诗意想象的完美结合，引领我们进入太空时代”。
正是在克拉克的这本书里，我第一次对环地球轨道工作的空间望远镜有了些许了解。 这种望远镜可以不受地球大气湍动的干扰，静静地凝视宇宙。地面望远镜会受地球大气湍动的影响，影像变得模糊，星星变得闪烁。早在几十年前，富有远见的克拉克就指出了在轨空间望远镜与未来或可实现的月球表面望远镜相比所具有的优点。“尽管月球大气十分稀薄，但还是会对精密的天文观测造成干扰，”他写道，“（此外）太空望远镜还可以对整个天空进行巡视。”
在轨望远镜甚至还能探测近距恒星周围的行星，克拉克对此很兴奋，写道：“地面设备根本无法企及。”我不能再等了。那时我在一家出版社货运部门做暑期工，趁着打工的间隙，我在大张的牛皮纸上画下了无数铅笔草图。我想象着这些太空中的眼睛会看到什么样的情景——木星卫星表面的细节，球状星团 M13 中心的样子等——直到有一天被老板发现了，他警告我不要再浪费包装纸。
如今，克拉克预言的轨道望远镜被称作哈勃空间望远镜，自1990年投入运转。这架望远镜拍摄了精湛的全色图像，不仅把我在粗糙的牛皮纸上所画下的景象纷纷揭示了出来，还发现了几百个出人意料的天体。我为本书挑选了 300 多幅“哈勃”所拍摄的最佳影像，这件工作真是让人愉悦。其中的许多图片从未在科学期刊以及学术出版物之外的地方露过面，还有一些则是在2012—2017年春季空间望远镜研究所最新公布的图像。所有图片都附有文字说明，为这段壮美的阅读之旅领航。
“哈勃”是一座非凡的望远镜，这本《“哈勃”的宇宙》则是对它所取得的惊人成就的礼赞。来享受这一旅程吧！
——特伦斯·迪金森
第一章 “哈勃”的宇宙
哈勃空间望远镜是美国国家航空航天局大型天文台计划的旗舰项目，是人类历史上最雄心勃勃、最具传奇性，同时也最叩人心弦的科学尝试。“哈勃”回报给我们的是无价之宝——它向我们揭示了宇宙。
1990 年，“哈勃”发射入地球轨道之前，关于空间望远镜可能会发现什么，众说纷纭。“哈勃”团队的科学家至少都赞同一点：如果空间望远镜所看到的只是我们预期的景象，那只会让人觉得很没意思。
“哈勃”的首要任务是测量宇宙的膨胀速率、寻找遥远的星系、以及测定星系际空间里的化学成分。但是，所有人都希望，“哈勃”最重要的发现应该是解答天文学家不知该如何提出的问题，帮助我们寻找甚至自己都无法相信的天体。
然而，没有人能想到，“哈勃”所拍摄的深空照片会如此美丽，令人叹为观止。也没有人想到，“哈勃”所获取的影像具有深刻的内在美，能吸引一整代人，让它成为举世公认的“宇宙壮丽图景”的代名词，仿佛为我们创造出了一双凝望宇宙的新眼睛。宇宙影像如水晶般清晰，将我们潜意识中的三维宇宙变为现实。图像的细节如此清楚鲜活，让观看者置身于深不可测的轮廓里，沉醉在罕见鲜亮的奇妙幻境中。
“哈勃”的影像极其清晰，令人瞠目结舌，那是因为它位于地球湍动的大气层之外，不受星光扰动的影响（这也是星星在漆黑的夜空下看上去闪闪烁烁的原因）。要是人眼像“哈勃”一样灵敏，就能在纽约看到东京上空飞舞的一对萤火虫。“哈勃”的超级视力为我们展示了宇宙中人类前所未见的地方。
“哈勃”图像所呈现的是远在晴夜繁星之外的另一个宇宙——一个充满奇异天体、剧烈爆炸和毁灭性撞击的世界，一个从未被发现过的国度：一个星系闯入另一个星系；恒星爆发出气体、尘埃和光的烈焰；新生恒星射出配件形状的气体喷流，向宇宙宣告它们的诞生。
无边无际的黑色天幕中上演着一系列超越想象的剧情。
一幅“哈勃”快照就足以描绘出宇宙的美妙、神秘和壮观，从天体的剧烈活动到预测天象的变化，各类图像美不胜收。它们已经成为“哈勃”的标志，影响力深远，代表着永恒。从咖啡杯到时代广场的广告牌，再到科幻电影的场景，“哈勃”图像无处不在。
“哈勃”拍摄的图像没有国家、政治、意识形态的界限，所以它的视野中没有语言和文化的壁垒。这些图像既宏大又谦逊，触动了老老少少，提醒世人，在这个充满未知的浩瀚宇宙中，我们所生活的世界不过只是一叶扁舟。只要宇宙中发生了什么趣事，人们就都期待哈勃空间望远镜能去一探究竟。
伽利略发明了第一架 30 倍望远镜，将它指向天空，看清了银河中的恒星、围绕木星的卫星，发现了地球绕日转动的铁证。自此以后，“哈勃”成了天文学界的弄潮儿。它的研究领域涵盖了几乎所有深空天文学的前沿项目，其中包括搜寻遥远的超新星，从而探测暗能量；探索星系质量与其中央黑洞质量之间的显著关联；研究大爆炸后几亿年内的星系形成；
发现行星大气层中奇怪的暂现事件；探索那些围绕其他恒星运转的行星上与生命相关的化学问题。
通往群星的崎岖道路
哈勃空间望远镜的大小和公共汽车相当，重达 12 吨。自 1990 年发射以来，它已经对超过 38,000 个天体进行了 100 多万次的观测，积攒了 50 多万幅图像的数据资料。它所收集的天文数据相当于大约 5 千万本书，几乎是美国国会图书馆馆藏的 5 倍。
“哈勃”每年绕地球转 5,000 多圈，总路程超过 50 亿千米。要将空间望远镜的效率和性能发挥到这种程度并非易事。“哈勃”曾一次次身处灾难的边缘，又一次次重新振作，变得比之前更加强大。
文字纸媒和电视纪录片都曾将这一幕幕剧情搬到观众面前。“哈勃”的热心支持者就像西部片里的骑兵，纷纷用自己的智慧和影响，挽救了这架空间望远镜。“哈勃”的开局并不顺利。20 世纪 70 年代，由于美国国会预算削减，它的建造面临不止一次的取消。天文学家们争相去说服立法者，这架革命性的望远镜绝对物有所值。此外，它还是未来航天飞机极具魅力的载荷。事实上，早期的计划要求这架空间望远镜能够经常性地从地球轨道返回地面以便升级和维修，然后再由航天飞机发射升空。
1983 年，美国国家航空航天局将这架望远镜命名为“哈勃望远镜”，以纪念 20 世纪初美国天文学家埃德温·P. 哈勃（Edwin P. Hubble，1889—1953），是他在上世纪 20 年代发现，星系其实是由数十亿颗恒星组成的遥远的巨大系统。之后，他又利用星系测量了宇宙的膨胀速率。很难相信，在那个时代，为了建造 2.5 米的胡克望远镜，要用骡子沿着威尔逊山的小路把部件拉到山顶，而哈勃正是使用这架望远镜得到了发现。他想象不到，仅仅三代人之后，就会有一架大小与之相当的望远镜飞行在地面之上 550 千米的地方。
1986 年“挑战者”号航天飞机失事后，把大型望远镜送入太空的进程陷于停滞。“哈勃”本是“挑战者”号计划运送的下一个载荷，可是“挑战者”号在 1986 年 1 月发射后爆炸解体了。于是，航天飞机复飞前，“哈勃”又在地面仓库里躺了好几年。
1990 年 4 月，航天飞机燃烧着普罗米修斯之火，将“哈勃”送进入环绕地球的轨道。然而，就在几个星期后，工程师们开始疑惑“哈勃”传回的图像为什么不够清晰。他们怀疑“哈勃”的 2.4 米主镜没打磨好，星光无法汇聚到一个尖锐的小点上，导致图像模糊。
这真是莫大的讽刺！且不说空间天文台耗资巨大，至少图像清晰度应该比地面望远镜好上至少 10 倍。各种“今夜秀”、“晚间秀”的滑稽表演节目和政治漫画都对此大肆嘲讽。愤怒的天文学家称“哈勃”是科学史上最大的失败。美国国会对此也大为不满，美国国家航空航天局的未来岌岌可危。
不过，让天文学家多少有点释怀的是，就算“哈勃”的图像有点模糊，那也比地面望远镜看到的清楚。此外，计算机算法可以大幅降低图像的模糊程度，使其边缘锐化，只不过有些光线受到影响，不得不被弃用。这也算是为了弥补图像清晰度付出的代价吧。不过，“哈勃”原本的设计初衷就是要观测极为暗弱的天体，损失光线确实让它的观测能力大打折扣。
3 年后，宇航员为“哈勃”安装了一个精巧的光学改正装置，终于修复了这个问题，为后续 1997 年、1999 年、2002 年以及 2009 年的航天飞机维修和升级任务打开了大门。能为地球轨道上的空间望远镜服务，这称得上是航天飞机取得的最伟大成就。
每次执行轨道任务时，宇航员都会带着长长的待办事项清单，更换一系列已经失灵或者老旧的硬件，其中包括用于控制望远镜指向、但又常出问题的陀螺仪。不过，最重要的是，“哈勃”的科学仪器——照相机和摄谱仪——可以常常升级。这些尖端技术表现优异，让“哈勃”在过去的 20 年里一直保持高产。截止到 21 世纪初，哈勃空间望远镜的性能已经远远超出最初设计者的想象。
然而，好事多磨。2004 年“哈勃”面临着提前退休的境地。时任美国国家航空航天局局长的肖恩·奥基夫（Sean O'Keefe）取消了“哈勃”升级维修计划内的最后一次任务，因为“哥伦比亚”号航天器发生悲剧事故，在美国得克萨斯州上空解体，7 名宇航员罹难。
理性告诉奥基夫，相比于当时航天器唯一绝对安全的任务——往返国际空间站，升级维修“哈勃”的任务太危险了。
谁知，公众强烈反对弃用“哈勃”，舆论势不可挡。这架望远镜不仅是一个人人爱戴的太空设备，它更是我们的宇宙使者，让我们拥有探索宇宙最根本问题的能力。抛弃“哈勃”的想法令人震惊，就像当初把原本是太阳系九大行星的冥王星降级成矮行星的消息一样。
“哈勃”是“人民的望远镜”。
2006 年，美国国家航空航天局新局长迈克尔·格里芬（Michael Griffin）上任，重启了最后一次“哈勃”升级维修任务。2009 年，除却众多修理工作，还给“哈勃”安装了一台迄今为止最强大的空间照相机。从此，“哈勃”的性能跃入更高的境界。
宏伟的大教堂彰显着上帝的荣光；大金字塔昭示着对死亡的恐惧；中国的长城是终极防御的要塞；巴拿马运河是全球运输史上恰逢其时的革命。哈勃空间望远镜也在历史教科书中留下了浓墨重彩的篇章，它代表了人类最纯粹的好奇心，值得被永远铭记。
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