望遠(yuǎn)鏡多少錢一個(gè)（30年不眨眼）

HubbleSpaceTelescope哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，距離地面550公里的地球軌道上，拍照特清楚，不受大氣層干擾，沒有背景光污染，能觀測(cè)紅外線和紫外線。解決了許多天文學(xué)的基本問題。對(duì)于NASA僅次于登月，人類最成功的科學(xué)儀器之一。猴頭星云

Hubble Space Telescope

哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，距離地面550公里的地球軌道上，拍照特清楚，不受大氣層干擾，沒有背景光污染，能觀測(cè)紅外線和紫外線。解決了許多天文學(xué)的基本問題。對(duì)于NASA僅次于登月，人類最成功的科學(xué)儀器之一。

猴頭星云局部

6年前小編生日那天，哈勃拍攝了這張紅外光譜照片。

6,400光年外的獵戶座猴頭星云NGC2174的一小部分。猴頭星云是個(gè)巨大的“造星工廠”，灰色朦朧的部分是塵埃云。在星云中心區(qū)域，大量新出生恒星寶寶正在內(nèi)部塵埃中閃耀。

慶祝哈勃望遠(yuǎn)鏡30周年的NASA特別活動(dòng)，輸入生日，得哈勃拍攝星空美圖。拿來做生日或紀(jì)念日的賀卡或者鎖屏圖都不錯(cuò)，如下圖。網(wǎng)站鏈接文末點(diǎn)擊擴(kuò)展鏈接。也可以關(guān)注，后臺(tái)輸入需要的日期，我會(huì)發(fā)送對(duì)應(yīng)的照片和簡介給大家。

【望遠(yuǎn)鏡】是最早列入計(jì)劃的一個(gè)系列，這是系列的第一期。

NASA：美國國家航空航天局

【小檔案】

身長：13.2米

眼睛大小：2.4米 主鏡直徑

體重：10886公斤 發(fā)射時(shí)

12247公斤 現(xiàn)在

年齡：30歲 1990年4月24日發(fā)射

記得高中時(shí)，學(xué)校組織全年級(jí)乘船去岳陽樓春游。去的時(shí)候江輪逆流而上，開的很慢。晚上，我和一位同學(xué)偷爬上江輪頂，聽著克萊德曼的《星空》仰望群星，那時(shí)的星空遠(yuǎn)比城市中更璀璨。

上期：御光飛行的16歲少年，斬破絕對(duì)時(shí)空。發(fā)型最酷的科學(xué)劍客|智者說。寫在愛因斯坦75周年祭，圍觀世紀(jì)天才的初戀故事，從童年和成長看天才如何造就。

No.1 身價(jià)不菲的巨人之眼

獨(dú)眼巨人，希臘文Κ?κλωψ，意思是圓眼。希臘神話里的獨(dú)眼巨人強(qiáng)壯、固執(zhí)、感情沖動(dòng)，擅長制造使用各種工具和武器。

“喂？是NASA嗎？”

NASA：“是的，有事嗎？”

“哦，我聽說你那里有個(gè)價(jià)值幾十億的望遠(yuǎn)鏡~”

NASA：“只多不少吧，發(fā)射前成本就25億，5次維修每次10幾億，每年。。。”

“停！停！停！聽起來很牛哈。我就問問能租嗎？多少錢一小時(shí)？”

“我不是正算著嘛，成本咱不談了。每年日常修護(hù)費(fèi)用1億美元，每小時(shí)就是11416美元。。。”

“。。。對(duì)方已下線。。。”

對(duì)話純虛構(gòu)，雷同純巧合。

哈勃望遠(yuǎn)鏡花費(fèi)確實(shí)不少，從1968年立項(xiàng)到1990年發(fā)射時(shí)造價(jià)已達(dá)25億美元。5次太空維修任務(wù)要靠航天飛機(jī)執(zhí)行，每次發(fā)射維護(hù)花費(fèi)在10-15億美元。而日常維護(hù)、地面支持每年大約1億。據(jù)NASA自己的統(tǒng)計(jì)，2009年執(zhí)行完最后一次太空維修任務(wù)，總花費(fèi)已超過96億美元。要知道最初的預(yù)算才4億美元，這個(gè)超預(yù)算也超的太離譜了。

空間望遠(yuǎn)鏡也叫天基望遠(yuǎn)鏡，早在1946年的一篇論文就分析了天基望遠(yuǎn)鏡相對(duì)地面望遠(yuǎn)鏡的兩個(gè)巨大優(yōu)勢(shì)：1、分辨率極限至少能提高5-10倍，2、能觀測(cè)紅外線和紫外線。其實(shí)這兩個(gè)都是大氣層的影響，大氣不斷流動(dòng)和光的衍射，還吸收了大部分紅外線和紫外線。哈勃望遠(yuǎn)鏡就像一個(gè)在大氣層外探出頭的獨(dú)眼巨人。

五次“太空眼科手術(shù)”：

哈勃望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目幾經(jīng)波折，尤其是1986年挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)災(zāi)難事故。90年終于發(fā)射時(shí)被所有人寄予厚望，誰知道卻是個(gè)“先天近視眼”。

第一張照片傳回地球時(shí)，焦點(diǎn)沒對(duì)上！科學(xué)家們快崩潰了。雖然仍比地面望遠(yuǎn)鏡效果略好，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到預(yù)期。25億美金的大相機(jī)拍照是虛的。這一消息引起輿論嘩然，被各大媒體各種嘲諷，被說成美國最大的白象工程（大而無用）。根本原因是一個(gè)透鏡的位置偏離了1.3毫米，卻產(chǎn)生了嚴(yán)重的球面像差。這一問題直到1993年的第一次太空維修才得以解決。

1993年，第一次太空眼科手術(shù)：加上了一套補(bǔ)償矯正系統(tǒng)COSTAR，相當(dāng)于給哈勃望遠(yuǎn)鏡戴了副眼鏡。

1997，1999，2002年，進(jìn)行3次維修，對(duì)很多設(shè)備進(jìn)行了更新維護(hù)。

2009年，第五次太空大手術(shù)：最危險(xiǎn)最困難也是最后一次。這次行動(dòng)更換了大量設(shè)備和輔助儀器，是一次脫胎換骨的更新。如果成功哈勃能續(xù)命5年，但風(fēng)險(xiǎn)極高。當(dāng)時(shí)NASA讓另一艘航天飛機(jī)奮進(jìn)號(hào)發(fā)射臺(tái)待命，隨時(shí)準(zhǔn)備上天營救執(zhí)行任務(wù)的亞特蘭蒂斯號(hào)。

而之后隨著2011年航天飛機(jī)的退役，維護(hù)工作也變幾乎不可能。

哈勃的設(shè)計(jì)壽命是15年，能使用到今天已大大超出預(yù)期，預(yù)計(jì)于2030-2040年退役。

透露一個(gè)小秘密，其實(shí)想用哈勃望遠(yuǎn)鏡可以完全免費(fèi)！

No.2 哈勃望遠(yuǎn)鏡使用指南

真有這么好的事？花費(fèi)百億美元的項(xiàng)目免費(fèi)用？

這是真的，哈勃望遠(yuǎn)鏡的使用不需要付費(fèi)，不是只有NASA員工才能使用。只要你是個(gè)人，有足夠好的研究點(diǎn)子，就可以去申請(qǐng)哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)時(shí)間。所以哈勃望遠(yuǎn)鏡也被稱為：“人類之眼”。你只要寫個(gè)申請(qǐng)?zhí)岚?/strong>，寫下你申請(qǐng)使用的科學(xué)意義和技術(shù)論證。而且必須在4頁紙以內(nèi)。提交給哈勃望遠(yuǎn)鏡的管理機(jī)構(gòu)—太空望遠(yuǎn)鏡研究所，他們會(huì)組織科學(xué)家審核所有提案。最終有大約20%的提案會(huì)被批準(zhǔn)。不過據(jù)我所知，如果不是專業(yè)天文學(xué)家，極少能通過審核，迄今為止也就十幾個(gè)。

具體怎么用呢？使用哈勃并不需要穿上太空服，具體細(xì)節(jié)跟太空望遠(yuǎn)鏡研究所溝通好，地面中心會(huì)把指令發(fā)送給哈勃，執(zhí)行完成后哈勃再把圖像數(shù)據(jù)傳回。

發(fā)現(xiàn)了嗎？審核機(jī)構(gòu)并不是NASA或者什么美國官方機(jī)構(gòu)，這背后有一段在美國宇航局與整個(gè)科學(xué)界之間的反復(fù)爭奪。NASA當(dāng)然希望完全保留在內(nèi)部，但一大批科學(xué)家們希望它能以學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)建立。要感謝這些科學(xué)家你才有機(jī)會(huì)免費(fèi)申請(qǐng)和使用“人類之眼”。

No.3 哈勃都發(fā)現(xiàn)了什么？

發(fā)現(xiàn)1：確認(rèn)宇宙的年齡

哈勃望遠(yuǎn)鏡1990年發(fā)射時(shí)，主要目標(biāo)之一就是測(cè)量宇宙膨脹的速度，來確定宇宙確切的年齡。哈勃常數(shù)的原來誤差高達(dá)50％。得益于哈勃望遠(yuǎn)鏡，最新的誤差率不到5％。

說人話就是，科學(xué)家原來預(yù)測(cè)宇宙年齡為10-200億年，這范圍也太寬了吧，在哈勃望遠(yuǎn)鏡協(xié)助下修正宇宙年齡為約138億年。這可是科學(xué)上的最大謎題之一啊。

現(xiàn)在最普遍認(rèn)可的宇宙起源假說是大爆炸理論，宇宙膨脹的速度到底有多快呢？科學(xué)家是以遙遠(yuǎn)星系遠(yuǎn)離地球的速度來參照的。2018年7月，通過哈勃望遠(yuǎn)鏡和蓋亞任務(wù)，測(cè)出哈勃常數(shù)為：73.52 ± 1.62 km/s/Mpc

發(fā)現(xiàn)2：發(fā)現(xiàn)黑洞普遍存在

愛因斯坦的相對(duì)論揭示了黑洞存在的可能，但愛因斯坦本人卻一直不愿相信黑洞的存在。哈勃望遠(yuǎn)鏡不僅確定了黑洞是存在的，還確認(rèn)了幾乎每個(gè)活躍星系的中心都有一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。

距離地球4500萬光年，螺旋星系Caldwell67的中心有個(gè)巨大黑洞，其質(zhì)量約為太陽的1億倍。超大質(zhì)量的黑洞正在吞噬周圍的物質(zhì)。物質(zhì)被拉入黑洞時(shí)會(huì)釋放出強(qiáng)大的輻射，使星系的中心更加明亮。

哈勃發(fā)射前，科學(xué)家普遍認(rèn)為黑洞只在少數(shù)星系中存在。哈勃的發(fā)現(xiàn)使科學(xué)界普遍的認(rèn)識(shí)到星系的核心是黑洞。

不知道你是否有過這類思考：太陽占太陽系總質(zhì)量99.86%，那銀河系的核心是什么樣的？銀河系包含幾千億個(gè)恒星，從尺度對(duì)比來看，銀河系的核心是怎樣一個(gè)巨大的天體啊。那它應(yīng)該非常明亮和巨大，這和我們的觀測(cè)完全不符合。星系核心是黑洞是一個(gè)很合理的推論。

通過哈勃對(duì)大量遙遠(yuǎn)星系的觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)每個(gè)活躍星系的中心都有一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。

發(fā)現(xiàn)3：宇宙有多少星星？

小時(shí)候就算你沒有躺在媽媽懷里數(shù)過星星，也一定聽過數(shù)星星的歌。

這張照片其實(shí)很不簡單，當(dāng)時(shí)哈勃望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)的是一小片空曠天空，大約只有月球直徑的十分之一，從地面觀察完全是一篇空白，啥也沒有。而哈勃在前后3個(gè)多月的800次曝光中，最終發(fā)現(xiàn)了約10000個(gè)星系。

在哈勃幫助下，科學(xué)家們確定了宇宙的大小（可觀測(cè)宇宙）為約930億光年。因而推測(cè)可觀測(cè)宇宙中星系的總數(shù)約為2000億個(gè)。而每個(gè)星系有超過數(shù)百億個(gè)恒星。其實(shí)都是推測(cè)，只是有了哈勃以后，推測(cè)的更靠譜一些。

哈勃的發(fā)現(xiàn)還有很多，不光是宇宙的演化，也包括太陽系內(nèi)的行星，彗星的研究，銀河系的大小和質(zhì)量，超新星乃至暗物質(zhì)的研究。

No.4 仰望星空400年

望遠(yuǎn)鏡發(fā)明于400年前，經(jīng)伽利略的改進(jìn)而應(yīng)用于天文。

看看哈勃望遠(yuǎn)鏡輝煌的30年：至今執(zhí)行了130萬次觀測(cè)，飛行64億公里。

使用哈勃數(shù)據(jù)已發(fā)表15,000篇科學(xué)論文，

被其他論文引用738,000次。

每年會(huì)產(chǎn)生大約10TB的新數(shù)據(jù)。

但不論多么輝煌，哈勃已經(jīng)嚴(yán)重超期服役，最遲到2040年我們將不得不與它告別。

好在哈勃的繼任者，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)基本做好了接替哈勃的準(zhǔn)備，目前計(jì)劃于2021年3月發(fā)射。悄悄告訴你啊，這個(gè)已經(jīng)花費(fèi)100億美元的項(xiàng)目已經(jīng)延期了好幾次。最近也因?yàn)橐咔闀和Ａ耍瑐€(gè)人估計(jì)發(fā)射還會(huì)再次延期。

與哈勃不同，韋伯將前往距離地球150萬公里的拉格朗日點(diǎn)L2，做個(gè)安靜的美男子。這個(gè)距離是不可能派宇航員前往維修的，必須萬無一失。關(guān)于詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡我們以后再詳細(xì)聊。

哈勃望遠(yuǎn)鏡以他命名

星系天文學(xué)之父

我們會(huì)在以后的智者說系列里介紹他的故事

NASA慶祝哈勃30周年的特別活動(dòng)，輸入生日或其它日期，就可看到哈勃望遠(yuǎn)鏡對(duì)應(yīng)日期拍攝的太空美圖。拿來做生日或者紀(jì)念日的賀卡，或者做個(gè)手機(jī)鎖屏也不錯(cuò)。

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上期：御光飛行的16歲少年，斬破絕對(duì)時(shí)空。發(fā)型最酷的科學(xué)劍客|智者說

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