哈勃望远镜参数 - 请问哈勃望远镜的参数？

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请问哈勃望远镜的参数？

1. 回答人: 匿名时间: 07-26 16:08:31

望远镜的镜子和光学系统是最关键的部分，因此在设计上有很严格的规范。一般的望远镜，镜子在抛光之后的准确性大约是可见光波长的十分之一，但是因为太空望远镜观测的范围是从紫外线到近红外线，所以需要比以前的望远镜更高十倍的解析力，它的镜子在抛光后的准确性达到可见光波长的廿分之一，也就是大约30 奈米。

望远镜的光学部分是整个仪器的心脏。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约4.5米处的副镜，口径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，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，得出来的数据通过中继卫星系统发回地面。

除了光学部分，望远镜的另外一个主要部分就是装在主镜焦平面上的八台科学仪器，分别是：宽视场和行星照相机、暗弱天体照相机、暗弱天体摄谱仪、高分辨率摄谱仪、高速光度计和三台精密制导遥感器。

哈勃望远镜目前已增加了宇宙起源光谱仪（COS）和一台广域照相机3（WFC3）等,是哈勃望远镜目前传感器能力的10～70倍，能够观测远距离的较暗的类星体。WFC3对从近紫外到近红外范围的波长敏感。这么宽的波长范围能够增强人类获得新发现的能力，了解现有的宇宙和星系数据,加强对宇宙 “背景噪声”观测。

其实是哈勃望远镜不是一台机器，而是由很多台机器组成的在地球轨道太空中运行的类似于卫星一样的大型监测宇宙星空的机器。

但不幸的是，由于制造上的误差，哈勃太空望远镜不能辨别140亿光年以外的物体，而只能看清40亿光年的物体。另外,它的太阳能电池板因热胀冷缩还存在颤抖。为此，美国的数名宇航员于1993年进行了两次检修，经过艰苦的努力，终于修复了患了“近视”的哈勃太空望远镜,使其分辩率达到最初要求。

目前科学家正在赶制最大望远镜清晰度高于哈勃10倍。美国亚利桑那州立大学的“史都华天文台镜子实验室”正在忙着为世界上直径最大的“巨型麦哲伦天文望远镜”赶制第一面直径为8.4米的主观测镜片，预计7月18日开始生火铸造。将于2016年在位于智利拉斯卡姆帕纳斯地区的卡内基天文台建成并投入使用的“巨型麦哲伦天文望远镜”的主观测镜片,将由7个直径均为8.4米的大型子镜片组成。完成后，这台望远镜的聚光能力相当于一面直径为25.6米的巨型望远镜，功能是当前最大光学望远镜的4.5倍，成像清晰度将达到“哈勃”太空望远镜的10倍。

以后我们家看到更为清晰，离我们地球更为遥远的星云。

2. 回答人: 匿名时间: 07-23 12:40:51

哈勃空间望远镜（Hubble Space Telescope，HST），是人类第一座太空望远镜，总长度超过13米，质量为11吨多，运行在地球大气层外缘离地面约600公里的轨道上。它大约每100分钟环绕地球一周。哈勃望远镜是由美国国家航空航天局和欧洲航天局合作，于1990年发射入轨的。哈勃望远镜是以天文学家爱德文·哈勃的名字命名的。按照计划，它将在2009年被詹姆斯韦伯太空望远镜所取代。哈勃望远镜的角分辨率达到小于 0.1秒，每天可以获取3到5G字节的数据。

3. 回答人: 匿名时间: 07-15 16:03:13

是以天文学家哈勃为名，在轨道上环绕著地球的望远镜。他的位置在地球的大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处——影像不会受到大气湍流的扰动，视宁度绝佳又没有大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。于1990年发射之后，已经成为天文史上最重要的仪器。他已经填补了地面观测的缺口，帮助天文学家解决了许多根本上的问题，对天文物理有更多的认识。哈勃的哈勃超深空视场是天文学家曾获得的最深入（最敏锐的）的光学影像。

从他于1946年的原始构想开始，直到发射为止，建造太空望远镜的计划不断的被延迟和受到预算问题的困扰。在他发射之后，立即发现主镜有球面像差，严重的降低了望远镜的观测能力。幸好在1993年的维修任务之后，望远镜恢复了计划中的品质，并且成为天文学研究和推展公共关系最重要的工具。哈勃空间望远镜和康普顿伽玛射线天文台、钱德拉X射线天文台、斯必泽空间望远镜都是美国宇航局大型轨道天文台计划的一部分。哈勃空间望远镜由NASA和ESO合作共同管理。

哈勃的未来依靠后续的维修任务是否成功，维持稳定的几个陀螺仪已经损坏，2007年，连备用的也已经耗尽，而且另一架用于指向的望远镜功能也在衰减中。陀螺仪必须要以人工进行维修，在2007年1月30日，主要的先进巡天照相机（ACS）也停止工作，在执行人工维修之前，只有超紫外线的频道能够使用。另一方面，如果没有再提升来增加轨道高度，阻力会迫使望远镜在2010年重返大气层。自从2003年航天飞机哥伦比亚不幸事件之后，由于国际太空站和哈勃不在相同的高度上，使得太空人在紧急状况下缺乏安全的避难场所，因而NASA认为以载人太空任务去维修哈勃望远镜是不合情理的危险任务。NASA在从新检讨之后，执行长麦克格里芬在2006年10月31日决定以亚特兰大进行最后一次的哈勃维修任务，任务的时间安排在2008年9月11日，基于安全上的考量，届时将会让发现号在LC-39B发射台上待命，以便在紧急情况时能提供救援。计划中的维修将能让哈勃空间望远镜持续工作至2013年。如果成功了，后继的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）应该已经发射升空，可以衔接得上任务了。韦伯太空望远镜在许多研究计划上的功能都远超过哈勃，但将只观测红外线，因此在光谱的可见光和紫外线领域内无法取代哈勃的功能。

“哈勃”面临淘汰
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“哈勃”太空望远镜已到“晚年”。它在太空的十几年中，经历４次大修，分别为１９９３年、１９９７年、１９９９年、２００１年。尽管每次大修以后，“哈勃”都面貌一新，特别是２００１年科学家利用哥伦比亚航天飞机对它进行的第四次大修，为它安装测绘照相机，更换太阳能电池板，更换已工作１１年的电力控制装置，并激活处于“休眠”状态的近红外照相机和多目标分光计，然而，大修仍掩盖不住它的“老态”，因为“哈勃”从上太空起就处于“带病坚持工作” 状态。

　　美国航空航天局将于近期召集各方面专家和宇航员共同讨论，“何时以何种方式”让“ＮＡＳＡ骄子”“哈勃”“寿终正寝”。尽管人们仍对它恋恋不舍，但“哈勃”所剩时日不多，也许在今年或稍晚一些时候就会被换下“一线”。

观念、设计和指标
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1、企划和前置作业
哈勃空间望远镜的历史可以追溯至1946年天文学家莱曼·斯必泽所提出的论文：《在地球之外的天文观测优势》。在文中，他指出在太空中的天文台有两项优于地面天文台的性能。首先，角分辨率（物体能被清楚分辨的最小分离角度）的极限将指受限于绕射，而不是由造成星光闪烁、动荡不安的大气所造成的视象度。在当时，以地面为基地的望远镜解析力只有0.5-1.0弧秒，相较下，只要口径2.5公尺的望远镜就能达到理论上绕射的极限值0.1弧秒。其次，在太空中的望远镜可以观测被大气层吸收殆尽的红外线和紫外线。

斯必泽以太空望远镜为事业，致力于太空望远镜的推展。在1962年，美国国家科学院在一份报告中推荐太空望远镜做为发展太空计划的一部分，在1965年，斯必泽被任命为一个科学委员会的主任委员，该委员会的目的就是建造一架太空望远镜。

在第二次世界大战时，科学家利用发展火箭技术的同时，曾经小规模的尝试过以太空为基地的天文学。在1946年，首度观察到了太阳的紫外线光谱。英国在1962年发射了太阳望远镜放置在轨道上，做为亚利安太空计划的一部分。1966年NASA进行了第一个轨道天文台（OAO）任务，但第一个OAO的电池在三天后就失效，中止了这项任务了。第二个OAO在1968至1972年对恒星和星系进行了紫外线的观测，比原先的计划多工作了一年的时间。

轨道天文台任务展示了以太空为基地的天文台在天文学上扮演的重要角色，因此在1968年NASA确定了在太空中建造直径3公尺反射望远镜的计划，当时暂时的名称是大型轨道望远镜或大型太空望远镜（LST），预计在1979年发射。这个计划强调须要有人进入太空进行维护，才能确保这个所费不贷的计划能够延续够长的工作时间；并且同步发展可以重复使用的航天飞机技术，才能使前项计划成为可行的计划。

2、对资金的需求
轨道天文台计划的成功，鼓舞了越来越强的公众与论支持大型太空望远镜应该是天文学领域内重要的目标。在1970年NASA设立了两个委员会，一个规划太空望远镜的工程，另一个研究太空望远镜任务的科学目标。在这之后，NASA下一个需要排除的障碍就是资金的问题，因为这比任何一个地面上的天文台所耗费的资金都要庞大许多倍。美国的国会对太空望远镜的预算需求提出了许多的质疑，为了与裁军所需要的预算对抗，当时就详细的列出了望远镜的硬件需求以及后续发展所需要的仪器。在1974年，在裁减政府开支的鼓动下，杰拉尔德福特剔除了所有进行太空望远镜的预算。

为响应此，天文学家协调了全国性的游说努力。许多天文学家亲自前往拜会众议员和参议员，并且进行了大规模的信件和文字宣传。国家科学院出版的报告也强调太空望远镜的重要性，最后参议院决议恢复原先被国会删除的一半预算。

资金的缩减导致目标项目的减少，镜子的口径也由3公尺缩为2.4公尺，以降低成本和更有效与紧密的配置望远镜的硬件。原先计划做为先期测试，放置在卫星上的1.5公尺太空望远镜也被取消了，对预算表示关切的欧洲太空总署也成为共同合作的伙伴。欧洲太空总署同意提供经费和一些望远镜上需要的仪器，像是做为动力来源的太阳能电池，回馈的视欧洲的天文学家可以使用不少于15%的望远镜观测时间。在1978年，美国国会拨付了36,000,000C元美金，让大型太空望远镜开始设计，并计划在1983年发射升空。在1980年初，望远镜被命为哈勃，以纪念在20世纪初期发现宇宙膨胀的天文学家爱德文·哈勃。

3、结构和工程
太空望远镜的计划一经批准，计划就被分割成许多子计划分送各机关执行。马歇尔太空飞行中心（MSFC）负责设计、发展和建造望远镜，金石太空飞行中心（GSFC）负责科学仪器的整体控制和地面的任务控制中心。马歇尔太空飞行中心委托珀金埃尔默设计和制造太空望远镜的光学组件，还有精密定位传感器（FGS），洛克希德被委托建造安装望远镜的宇宙飞船。

4、光学望远镜的组合（OTA）
望远镜的镜子和光学系统是最关键的部分，因此在设计上有很严格的规范。一般的望远镜，镜子在抛光之后的准确性大约是可见光波长的十分之一，但是因为太空望远镜观测的范围是从紫外线到近红外线，所以需要比以前的望远镜更高十倍的解析力，它的镜子在抛光后的准确性达到可见光波长的廿分之一，也就是大约30 奈米。

珀金埃尔默刻意使用极端复杂的计算机控制抛光机研磨镜子，但却在最尖端的技术上出了问题；柯达被委托使用传统的抛光技术制做一个备用的镜子（柯达的这面镜子现在永久保存在史密松宁学会)。1979年，珀金埃尔默开始磨制镜片，使用的是超低膨胀玻璃，为了将镜子的重量降至最低，采用蜂窝格子，只有表面和底面各一吋是厚实的玻璃。

镜子的抛光从1979年开始持续到1981年5月，抛光的进度已经落后并且超过了预算，这时NASA的报告才开始对珀金埃尔默的管理结构质疑。为了节约经费，NASA停止支持镜片的制作，并且将发射日期延后至1984年10月。镜片在1981年底全部完成，并且镀上了75 nm厚的铝增强反射，和25 nm厚的镁氟保护层。

因为在光学望远镜组合上的预算持续膨胀，进度也落后的情况下，对珀金埃尔默能否胜任后续工作的质疑继续存在。为了回应被描述成"未定案和善变的日报表"， NASA将发射的日期再延至1985年的4月。但是，珀金埃尔默的进度持续的每季增加一个月的速率恶化中，时间上的延迟也达到每个工作天都在持续落后中。NASA被迫延后发射日期，先延至1986年3月，然后又延至1986年9月。这时整个计划的总花费已经高达美金11亿7500万。

5、宇宙飞船的系统
安置望远镜和仪器的宇宙飞船是主要工程上的另一个挑战。它必须能胜任与抵挡在阳光与地球的阴影之间频繁进出所造成的温度变化，还要极端的稳定并能长间的将望远镜精确的对准目标。以多层绝缘材料制成的遮蔽物能使望远镜内部的温度保持稳定，并且以轻质的铝壳包围住望远镜和仪器的支架。在外壳之内，石墨环氧的框架将校准好的工作仪器牢固的固定住。

有一段时间用于安置仪器和望远镜的宇宙飞船在建造上比光学望远镜的组合来得顺利，但洛克希德仍然经历了预算不足和进度的落后，在1985年的夏天之前，宇宙飞船的进度落后了个月，而预算超出了30%。马歇尔太空飞行中心的报告认为洛克希德在宇宙飞船的建造上没有采取主动，而且过度依赖NASA的指导。

6、地面的支持
在1983年，太空望远镜科学协会（STScI）在经历NASA与科学界之间的权力争夺后成立。太空望远镜科学协会隶属于美国大学天文研究联盟（AURA），这是由32个美国大学和7个国际会员组成的单位，总部坐落在马里兰州巴尔地摩的约翰•霍普金斯大学校园内。

太空望远镜科学协会负责太空望远镜的操作和将数据交付给天文学家。美国国家航空暨太空总署(NASA)想将之做为内部的组织，但是科学家依据科学界的做法将之规划创立成研究单位，由NASA位在马里兰州绿堤，太空望远镜科学协会南方48公里，的哥达德太空飞行中心和承包厂商提供工程上的支持。哈伯望远镜每天24小时不间断的运作，由四个工作团队轮流负责操作。

太空望远镜欧洲协调机构于1984年设立在德国邻近慕尼黑的Garching bei München，为欧洲的天文学家提供相似的支持。

7、挑战者号的事故
早在1986年，就已经计划在当年10月份发射哈勃空间望远镜。但是挑战者号的事故使美国的太空计划停滞不前，航天飞机的暂停升空，迫使哈勃空间望远镜的发射延迟了数年。望远镜和所有的附件都必须分门别类的储藏在无尘室内，直到能够排出发射的日期，这也使得已经超支的总成本更为高涨。

最后，随着航天飞机在1988年再度开始升空，望远镜也预定在1990年发射。在发射前的最后准备，用氮气喷射镜面以除去可能累积的灰尘，并且对所有的系统进行广泛的测试。终于，在1990年4月24日由发现号航天飞机，于STS-31航次将望远镜成功的送入计划中的轨道。

从它原始的总预算，大约4亿美金，到现在的花费超过25亿美金，哈勃的成本依然在不断的累积与增高。美国政府估计的开销将高达45至60亿美金，欧洲所挹注的资金也高达6亿欧元（1999年的估计）。

8、仪器
在发射时，哈勃空间望远镜携带的仪器如下：

·广域和行星照相机（WF/PC）
·戈达德高解析摄谱仪（GHRS）
·高速光度计（HSP）)
·暗天体照相机（FOC）
·暗天体摄谱仪（FOS）

WF/PC原先计划是光学观测使用的高分辨率照相机。由NASA的喷射推进实验室制造，附有一套由48片光学滤镜组成，可以筛选特殊的波段进行天体物理学的观察。整套仪器使用8片CCD，做出了两架照相机，每一架使用4片CCD。"广域照相机"（WFC）因为视野较广，在解像力上有所损失，而"行星照相机"（PC）以比WFC长的焦距成像，所以有较高的放大率。

GHRS是被设计在紫外线波段使用的摄谱仪，由哥达德太空中心制造，可以达到90,000的光谱分辨率，同时也为FOC和FOS选择适宜观测的目标。FOC和FOS都是哈勃空间望远镜上分辨率最高的仪器。这三个仪器都舍弃了CCD，使用数字光子计数器做为检测装置。FOC是由欧洲太空总署制造， FOS 则由Martin Marietta公司制造。

最后一件仪器是由威斯康辛麦迪逊大学设计制造的HSP，它用于在可见光和紫外光的波段上观测变星，和其它被筛选出的天体在亮度上的变化。它的光度计每秒钟可以侦测100,000次，精确度至少可以达到2%。

哈勃空间望远镜的导引系统也可以做为科学仪器，它的三个精细导星传感器（FGS）在观测期间主要用于保持望远镜指向的准确性，但也能用于进行非常准确的天体测量，测量的精确度达到 0.0003弧秒。

镜片的瑕疵
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在望远镜发射数星期之后，传回来的图片显示在光学系统上有严重的问题。虽然，第一张图像看起来比地基望远镜的明锐，但望远镜显然没有达到最佳的聚焦状态，获得的最佳图像质量也远低于当初的期望。点源的影像被扩散成超过一弧秒半径的圆，而不是在设计准则中的标准：集中在直径0.1 弧秒之内，有同心圆的点弥漫函数图像。

对图样缺陷的分析显示，问题的根源在主镜的形状被磨错了。虽然，这个差异小于光的1/20波长，只是在边缘太平了一点。镜面与需要的位置只差了微不足道的2微米，但这个差别造成的是灾难性的、严重的球面像差。来自镜面边缘的反射光，不能聚集在与中央的反射光相同的焦点上。

镜子的瑕疵造成的作用是在科学观察的核心观测上，核心像差的PSF要足够的明锐到足以进行高解析的分辨，但对明亮的天体和光谱分析是不受影响的。虽然，在外围损失大片的光因为不能汇聚在焦点上而造成晕像，严重的减损了望远镜观察暗天体或高反差的影像的能力。这意味着几乎所有对宇宙学的研究计划都不能执行，因为她们都是非常暗弱的观测对象。美国国家航空暨太空总署和哈勃空间望远镜成为许多笑话的箭靶，并且被认为是大白象（花费大而无用的东西）。

1、问题的根源
从点源的图像往回追溯，天文学家确定镜面的圆锥常数是−1.0139，而不是原先期望的− 1.00229。通过分析珀金埃尔默的零校正器（精确测量抛光曲面的仪器）和分析在地面测试镜子的干涉图影像，也获得了相同的数值。

由喷射推进实验室主任，亚伦领导的委员会，确定了错误是如何发生的。亚伦委员会发现珀金埃尔默使用的零校正器在装配上发生了错误，它的向场透镜位置偏差了1.3 mm。

在抛光镜子的期间，珀金埃尔默使用另外二架零校正器，两者都（正确的）显示镜子有球面像差。这些测试都是会确实消除球面像差而设计的，不顾品管文件的指导，公司认为这二架零校正器的精确度不如主要的设备，而忽略了测试的结果。

委员会指出失败的主因是珀金埃尔默。由于进度表频繁更动造成的损耗和望远镜制造费用的超支，造成了在美国航空暨太空总署和光学公司之间的关系极度的紧张。美国航空暨太空总署发现珀金埃尔默并不认为镜子的制做在他们的业务中是关键性的困难工作，而美国航空暨太空总署也未能在抛光之前善尽本身的职责。在委员会沉痛的批评珀金埃尔默在管理上的不当与缺失的同时，美国航空暨太空总署也被非议未善尽品管的责任，与不该只依赖维一一架仪器的测试结果。

2、解决的设计
在望远镜的设计中原本就规画了维修的任务，所以天文学家立刻就开始寻找可以在1993年，预定进行第一次维修任务时解决问题的方案。以柯达为哈勃制作的备用镜，在轨道上进行更换是太昂贵和耗费时间，临时要将望远镜带回地面正修也不可能。取而代之的，镜片错误的形状已经被精确的测量出来，因此可以设计一个有相同的球面像差，但功效相反的光学系统来抵消错误。也就是在第一次的维修任务中为哈勃配上一副能改正球面像差的眼镜。

由于原本仪器的设计方式，必须要两套不同的校正仪器。广域和行星照相机的设计包括转动的镜片和直接进入两架照相机的8片独立CCD芯片的光线，可以用一个反球面像差的镜片完全的消除掉它们表面上的主要变形。修正镜被固定在替换的第二代广域和行星照相机内（由于进度和预算的压力，只修正4片CCD而不是8片）。但是，其它的仪器就缺乏任何可以安置的中间表面，因此必须要一个外加的修正装置。

3、COSTAR
设计用来改正球面像差的仪器称为"太空望远镜光轴补偿校正光学（COSTAR）"，基本上包含两个在光路上的镜子，其中一个将球面像差校正过来，光线被聚焦给暗天体照相机、暗天体光谱仪和高达德高解析摄谱仪。为了提供COSTAR在望远镜内所需要的位置，必须移除其中一件仪器，天文学家的选择是牺牲高速光度计。

在哈勃任务的前三年期间，在光学系统被修正到合适之前，望远镜依然执行了大量的观测。光谱的观测未受到球面像差的影响，但是许多暗弱天体的观测因为望远镜的表现不佳而被取消或延后。尽管受到了挫折，乐观的天文学家在这三年内熟练的运用影像处理技术，例如反折绩（影像重叠）得到许多科学上的进展。

维护任务和新仪器
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1、第一次维护任务
在设计上，哈勃空间望远镜必须定期的进行维护，但是在镜子的问题明朗化之后，第一次的维护就变得非常重要，因为航天员必须全面性的进行望远镜光学系统安装和校正的工作。被选择执行任务的七位航天员，接受近百种被专门设计的工具使用的密集训练。由奋进号在1993年12月的STS-61航次中，于10天之中重新安装了几件仪器和其它的设备。

最重要的是以COSTAR修正光学组件取代了高速光度计，和广域和行星照相机由第二代广域和行星照相机与内部的光学更新系统取代。另外，太阳能板和驱动的电子设备、四个用于望远镜定位的陀螺仪、二个控制盘、二个磁力计和其它的电子组件也被更换。望远镜上携带的计算器也被更新升级，由于高层稀薄的大气仍有阻力，在三年内逐渐衰减的轨道也被提高了。

在1994年的1月13日，美国国家航空暨太空总署宣布任务获得完全的成功，并显示出许多新的图片。这次承担的任务非常复杂，共进行了五次航天飞机船舱外的活动，它的回响除了对美国国家航空暨太空总署给予极高的评价外，也带给天文学家一架可以充分胜任太空任务的望远镜。

后续的维修任务没有如此的戏剧化，但每一次都给哈勃空间望远镜带来了新的能力。

2、第二次维护任务
第二次维护任务由发现号在1997年2月的STS-82航次中执行，以太空望远镜影像摄谱仪（STIS）和近红外线照相机和多目标分光仪（NICMOS）替换掉戈达德高解析摄谱仪（GHRS）和暗天体摄谱仪（FOS）；以一台新的固态记录器替换工程与科学录音机，修护了绝热毯和再提升哈勃的轨道。近红外线照相机和多目标分光仪包含由固态氮做成的吸热器以减少来自仪器的热噪声，但在安装之后，部分来自吸热器的热扩散却意料之外的进入光学挡板，这额外增加的热量导致仪器的寿命由原先期望的4.5年缩短为2年。

3、第三次维护任务(3A)
在六台陀螺仪中的三台故障之后（第4台在任务之前几个星期故障，使望远镜不能胜任执行科学观察），第三次维护任务仍然由发现号在1999年12月的STS-103航次中执行。在这次维护中更换了全部的六台陀螺仪，也更换了一个精细导星传感器和计算器，安装一套组装好的电压/温度改善工具（VIK）以防止电池的过热，并且更换绝热的毯子。新的计算器是能在低温辐射下运作的英特尔486，可以执行一些过去必须在地面处理的与宇宙飞船有关的计算工作。

4、第四次维护任务(3B)
第四次维护任务由哥伦比亚号在2002年3月的STS-109航次中执行，以先进巡天照相机（ACS）替换了暗天体照相机（FOC），并且查看了冷却剂已经在1999年耗尽的近红外线照相机和多目标分光仪（NICMOS）。更换了新的冷却系统之后，虽然还不能达到原先设计时预期的低温，但已经冷到足以继续工作了。

在这次任务中再度更换了太阳能板。新的太阳能板是为铱卫星发展出来的，大小只有原来的三分之二，除了可以有效的减少稀薄大气层带来的阻力，还能多供应30%的动力。这多出来的动力使得哈勃空间望远镜上所有的仪器可以同时运作，并且因为较为柔软，还消除了老旧的太阳能板因为进出阳光照射区域会产生震动的问题。为了改正继电器迟滞的问题，哈勃的配电系统也被更新了。这是哈勃空间望远镜升空之后，首度能完全的应用所获得的电力。其中影响最大的两架仪器，先进巡天照相机和近红外线照相机和多目标分光仪，在2003至2004年间共同完成了哈勃超深空视场。

5、最后的维护任务
最后一次的哈勃维修任务已经安排在2008年9月11日，航天员将更换新的电池和陀螺仪。更换精细导星传感器（FGS）并修理太空望远镜影像摄谱仪（STIS）。他们也将安装二架新的仪器：宇宙起源频谱仪和第三代广域照相机，但是可能不会重置或替换先进巡天照相机。

科学上的成就
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哈勃帮助解决了一些长期困扰天文学家的问题，而且导出了新的整体理论来解释这些结果。哈勃的众多主要任务之一是要比以前更准确的的测量出造父变星的距离，这可以让我们更加准确的定出哈勃常数的数值范围，这样才能对宇宙的扩张速率和年龄有更正确的认知。在哈勃升空之前，哈勃常数在统计上的误差估计是50%，但在哈勃重新测量出室女座星系团和其它遥远星系团内的造父变星距离后，提供的测量值准确率可以在10%之内。这与哈勃发射之后以其它更可靠的技术测量出来的结果是一致的。

哈勃也被用来改善宇宙年龄的估计，宇宙的未来也是被质疑的问题之一。来自高红移超新星搜寻小组和超新星宇宙论计划的天文学家使用望远镜观察遥远距离外的超新星，发现宇宙的膨胀也许实际上是在加速中。这个加速已经被哈勃和其它地基望远镜的观测证实，但加速的原因目前还很难以理解。

由哈勃提供的高解析光谱和影像很明确的证实了盛行的黑洞存在于星系核中的学说。在60年代初期，黑洞将在某些星系的核心被发现还只是一种假说，在80年代才鉴定出一些星系核心可能是黑洞候选者的工作，哈勃的工作却使得星系的核心是黑洞成为一种普遍和共同的认知。哈勃的计划在未来将着重于星系核心黑洞质量和星系本质的紧密关联上，哈勃对星系中黑洞的研究将在星系的发展和中心黑洞的关连上产生深刻与长远的影响。

苏梅克-列维九号彗星在1994年撞击木星对天文学家是一件很意外的事，幸运的事发生在哈勃完成第一次维护修好光学系统之后的几个月。因此，哈勃所获的的影像是自从1979年航海家二号飞掠木星之后最为清晰的影像，并且很幸运的对估计数个世纪才会发生一次的彗星碰撞木星的动力学事件，提供了关键性的学习机会。它也被用来研究太阳系外围的天体，包括矮行星冥王星和厄里斯。

4. 回答人: 匿名时间: 07-11 20:11:42

研制国家：美国

名称型号：哈勃望远镜

研制单位：美国航空航天局

造价：30亿美元

现状：退役

一、概述

以著名天文学家哈勃命名的“哈勃”号太空望远镜，是迄今发射上天直径最大的望远镜，它总长１２.８米，镜筒直径４.２８米，主镜直径２.４米连外壳孔径为３米，全重１１.５吨，是一座完整的“太空天文台”。哈勃太空望远镜可以独立完成许多天文研究工作。

二、功能指标

第一，它能够单个地观测星群中的任一颗星；第二，它能研究和确定宇宙的大小和起源，以及宇宙的年龄、距离标度；第三，它能分析河外星系，确定行星部、星系间的距离；第四，它能对行星、黑洞、类星体和太阳系进行研究，并画出宇宙图和太阳系内各行星的气象图。它将使人类观测宇宙的视野扩大３５０倍，使人类看到宇宙中１４０亿光年前发出的光。

三、结构特点

哈勃望远镜包括全部自动化仪器设备，主镜、副镜、成像系统、计算机处理系统，中心消光圈、主副镜消光圈、控制操纵系统和图像发送系统，以及两个长11.8米、宽2.3米，能提供2.4千瓦功率的太阳电池板，两部与地面通信的抛物面天线等。

四、主要装备

它所携带的最先进设备有6种：

宽视场行星照相机。它灵敏度高，观测波段极宽，从紫外一直到红外。不仅可观测太阳系行星，还可对银河系和河外星系进行观测，且照片清晰度非常高。

暗弱天体照相机。它是两个既独立又相似的完整天体和探测系统，可探测到暗至23——29等的星体。

暗弱天体摄谱仪。它可对从紫外到近红外波段的辐射进行光谱分析，又可测算它们的偏震。

高分辨率摄谱仪。它能对紫外波段进行分光观测，能观察更暗弱、更遥远的天体。

高速光度计。它可在可见光波段和紫外波段范围内对天体作精确测量，可确定恒星目标的光度标准，又进一步识别过去人们观测到的天体情况。

精密制导遥感器。共有3台，分别用于望远镜定向系统和天体位置精密测量定位。

五、使用状况和取得的成果

自发射到目前，已经过去了11年。期间，还于1993、1997、1999、2002年四次对它进行了修理和仪器更换。“哈勃”望远镜在投入天文观测后，得天独厚，获得了一些重大发现，令科学家们激动不已。它的最初目的是通过对中子星、脉冲星、类星体和黑洞的观测，深入研究宇宙的起源、结构、组成和演化等难题。1991年，“哈勃”望远镜成功地观测到距离地球17万光年的大麦哲伦星云旗鱼座的第三个轮形星云；成功地拍摄了超新星1987A的清晰照片；它重新量度了大麦哲伦星云的距离为169000±5%光年，而在此以前，误差高达±30%以上。1992年初，美国天文学家托德·劳尔在亚特兰大的一次会议上根据“哈勃”太空望远镜发回的资料，公布了一项十分惊人的大发现：首次在银河系临近M87的星系中央，确认存在一个巨大的黑洞。这是迄今为止证明黑洞存在的最直接证据。1992年4月，“哈勃”望远镜发现了一颗最亮的恒星，其温度比太阳高33倍。1992年5月，它发现宇宙中最古老的星系有新星形成。

“哈勃”望远镜取得了丰硕的科学成果。全世界20多个国家有2000多名科学家利用它进行了10余万多次科学观测，并在分析的基础上撰写了数千篇论文。它取得的主要成就有：一、增进了人类对宇宙年龄和大小的了解；二、证明某些星系中央存在超高质量的黑洞；三、观察了数千个星系和星系团，探测到了宇宙诞生早期的“原始星系”，使科学家有可能跟踪研究宇宙发展的历史；四、对神秘的类星体和其存在的环境进行了深入观测；五、更深入揭示了恒星的不同形成过程；六、对宇宙诞生早期恒星形成过程中重元素的组成进行了研究；七、揭示了已死亡的恒星周围气体壳的复杂组成；八、对猎户座星云中年轻恒星周围的尘埃环进行了观测，揭示出银河系中存在其他行星系统；九、对苏梅克彗星与木星相撞进行了详细观测；十、对火星等行星的气候情况进行了观测；十一、发现木星的两颗卫星大气层中存在氧。

哈勃太空望远镜正在接受最后一次维护，也许2008年就要告别太空。科学家从它16年来的赫赫功绩中，精心筛选出10项最突出的贡献，纪念哈勃带着我们游历宇宙的时光。在很多研究人员眼中，哈勃辉煌的一生也是天文学研究的黄金时代。

　　撰文马里奥·利维奥(Mario Livio)

历史上，很少有望远镜能够像哈博望远镜这样，对天文学研究产生如此深远的影响。不过，哈勃所起的作用并非大多数人想象的那样，基本上，它没有作出过任何一项发现——因为，所有成就都不是由它独立完成的。地基天文台的观测常常会发现一些蛛丝马迹，但受到自身观测能力的限制，得出的结果往往不能让人放心。通过观测，哈勃就会对结果作出比较确定的判断。通过与其他天文台的合作，哈勃已经为宇宙描绘了一幅多彩的画卷。它迫使理论学家重新审视那些粗枝大叶的理论，建立新的理论，把那些天文现象解释得更加精确。简而言之，哈勃的影响之所以如此深远，并不是因为它超然于其他设备和技术之上，而是因为哈勃与它们密切结合，成了一个整体。

　　2006年4月，这架望远镜度过了它在太空中的第16个周年纪念日。哈勃不仅为天文学家提供了前所未有的细节，还让全世界的人在家中也能一睹宇宙的奇景。不过，最近针对它未来命运的争论，却让这些成就蒙上了一层阴影。在美国国家航空航天局(NASA)奋力恢复航天飞机飞行的同时，哈勃的处境也在持续恶化；除非宇航员飞抵那里，对它进行整修，不然这架望远镜可能会在2008年中期便早早结束它的工作生涯。这个紧要关口日益临近，促使我回头审视哈勃的，也是天文学过去的十五年。对许多研究人员而言，这十五年也是他们研究领域的黄金时代。

　　下面，我将从哈勃的贡献中，挑选出10项最为迷人的成就(不可否认其中会存在一定的偏向性)，并且按照从小到大的顺序——从行星这样的小天体，到巨大的星系，乃至整个宇宙，逐一进行介绍。要在一篇文章中公平对待哈勃的所有贡献，绝非易事。在本文写作之时，哈勃的资料库中已经包含了超过27万亿字节的数据，而且仍在以每月3,900亿字节的速度增加。这些数据已经成为6,300篇科学论文的基础。此外，这架望远镜还在继续出产令人惊讶的科学成果。在去年与其他天文台的合作观测中，哈勃发现了冥王星的另外两颗新卫星；在宇宙的极早期找到了一个质量大得出乎意料的星系(而且自相矛盾的是，质量大得与它幼小的年龄极不相称)；还确认了在一颗褐矮星身边，有一个达到行星质量的同伴，虽然它本身比行星重不了多少。我们应该为生活在这样一个时代感到幸运，哈勃让我们第一次有机会目睹宇宙中的许多奇景。就在不久之前，人类还只能在自己的想象中描绘这些景象。

　　1、彗木大冲撞

　　从宇宙的角度出发，舒梅克—列维9号彗星(Comet Shoemaker-Levy 9)与木星相撞，是一件再平常不过的事：岩石行星和卫星表面的千疮百孔已经证明，太阳系原本就是一个危险的射击场。不过，从人类的视角来看，这场冲撞却是终其一生也难得一见的大事：人们相信，平均每1,000年，才会有一颗彗星一头扎进行星之中。

　　在舒梅克-列维9号彗星“英勇献身”的一年以前，哈勃的照片就揭露出，它已经分裂成大约20块碎片，变成了一串“珍珠项链”。1994年7月16日，第一块碎片闯入木星大气层，接下来的一周内，其余碎片也接踵而至。照片显示，如原子弹蘑菇云一般的火球柱从木星的地平线上升腾而起，在撞击发生后的10分钟以内，逐渐下降、扩散开来。撞击造成的疤痕在木星表面滞留了好几个月。

　　这些照片如此珍稀，已经是价值不菲，这些连拍画面，还对木星这颗气态巨行星的化学构成提出了一个有趣的问题。在某个位置，波纹以450米/秒的速度向外扩散。主流解释认为，这些波纹是重力波(gravity wave)的一种，木星大气层中的浮力起到了回复力的作用，就像你试图将一块木头强压到水下，它就会上下来回振动一样。[译注：这里指的并不是广义相对论预言的引力波(gravitational wave)，而是流体力学中的重力波。当一小团流体物质偏离平衡位置时，某种回复力，例如重力或浮力，就会迫使它恢复平衡，结果这团物质就会在平衡位置附近来回振动，形成所谓的重力波。水面上荡漾的波纹就是重力波最常见的例子。]果真如此，这些波纹的性质就能间接表明，在这块传播着波纹的水云(water cloud)之中，氧和氢的比例是太阳的10倍。根据过去一些理论提出的假设，木星是由太阳系的原始尘埃气体盘，在引力的作用下分裂成团，逐渐聚集而成的。如果假设正确，木星的化学构成就该与气体盘相同，也就应该跟太阳的化学成分相似。观测与理论提出的化学成分比例，明显有很大的差距，这个分歧至今无人能解。

　　2、太阳系外的行星

　　2001年，美国天文学会请行星科学家投票表决，选出过去十年内他们心目中最重大的发现。结果，在我们太阳系以外成功检测到其他行星的存在，成为他们的一致选择。现在，研究人员已经找到大约180个类似的天体，其中大部分都是利用地基望远镜，通过观测恒星的轻微摆动发现的。当一颗行星围绕主星旋转时，它所施加的引力就会拉扯主星，引起这样的摆动。不过这些观测所提供的信息非常有限：只提供了这颗行星运行轨道的大小和椭率，以及这颗行星的质量下限。

　　哈勃进行了后续观测，它着重观察一些轨道平面与我们的视线方向刚好一致的行星。这些行星周期性地从主星前面经过，遮挡一部分星光，导致恒星亮度下降——这类事件被称为掩食(transit)。哈勃观测了人们发现的第一颗掩食行星——恒星HD209458的同伴，为这颗行星的性质提供了非常翔实的信息，详细程度超过了我们在太阳系外发现的其他任何行星。它比木星轻了30%，直径却大了30%，这大概是因为主星发出的强劲辐射已经使它变得体态臃肿。如果这颗行星拥有宽宽的光环和大块头卫星，哈勃数据的精度就足以暴露它们的踪迹；很可惜，它们并不存在。最令人印象深刻的是，哈勃已经测得了这颗行星的化学成分。对一颗围绕着其他恒星运行的行星来说，这还是破天荒头一遭。它的大气层中包含了钠、碳和氧，它的氢元素挥发到太空之中，形成了一条彗星状的尾迹。这些观测打响了在银河系其他地方搜寻生命化学信号的第一枪。

　　3、恒星的死亡之舞

　　理论预言，质量介于太阳的8倍到25倍之间的恒星，会在一场超新星爆炸中结束自己的生命。当这颗恒星耗尽所有可用的燃料，它就会突然失去一直支撑着自身重量的压力。它的核心坍缩成一颗中子星—— 一个毫无生气的超致密残骸，外侧的气体包层则会以5%的光速抛射出去。

　　可是，要检验这个理论，却一直困难重重，因为从1680年以来，我们的银河系中再也没有超新星爆发。1987年2月23日，天文学家退而求其次，找到了一个好机会：一颗超新星出现在银河系的一个伴星系——大麦哲伦星云(Large Magellanic Cloud)中。当时哈勃还没有发射升空，不过三年之后，它就对事件的进程展开了追踪。很快，哈勃就在这颗已经爆炸的恒星周围发现了一个三环系统。中间的亮环似乎代表了一团沙漏状气体的狭窄腰部，较大的两个亮环则是两片泪滴状瓣片的边缘，这些结构显然是那颗恒星在爆炸之前的几万年内创造出来的。1994年，哈勃看见中央亮环上的一些光点开始依次增亮——暗示超新星抛射物正在撞入亮环。对这条亮环的观测，仍在为我们研究这颗恒星的最后时光提供有用的线索。

　　跟那些质量较大的恒星不同，人们认为类日恒星会以一种体面的方式了却残生：它们通过一种非爆炸的过程，将自己的外侧气体包层抛射出去，整个过程将持续一万年左右。这颗恒星将炽热的中央核心逐渐暴露出来，它发出的辐射会使周围被抛射出去的气体电离，发出鲜亮的绿色(由电离氧发射)和红色(电离氢)光芒。这个过程所产生的最终结果，被称为行星状星云(planetary nebula)，不过它跟行星其实并没有什么关系。今天已知的行星状星云约有2,000个。哈勃以空前的精度，揭露出它们格外复杂的形状。

　　一些星云展示出一组形如牛眼的同心圆环。这可能意味着抛射过程并不连续，而是周期性的。奇怪的是，由此推算出来的两段抛射期之间的时间间隔约为500年，用动力学脉动(dynamic pulsation)来解释太长，用热力学脉动(thermal pulsation)来描述又太短。(在动力学脉动中，恒星处于引力和气体压力的太极推手之中，本身会收缩和膨胀，这种脉动的周期通常为几百天；而在热力学脉动中，恒星核心附近的氢气层经历了突发的热核反应，从而改变恒星结构，打破了平衡状态，这个过程通常将持续几千年。)因此，我们还不清楚同心圆环的确切本质。

　　4、宇宙分娩

　　很久以前，天文学家就已经知道，喷涌而出的狭窄气流标明了恒星诞生的地点。初生的恒星能够发射出一对准直的喷流，长度可达好几光年。［译注：所谓准直，是指喷流的方向性极佳，如同激光一样，射出很远仍然只是一个很小的光斑，而不像手电筒射出的光线，三五米开外就已经发散得很大。］我们还没能完全理解它的形成过程。最有希望的假说与大规模的磁场有关，它缠绕在这个年轻天体周围的尘埃气体盘中。经过电离的物质就像穿在绳子上的珠串一样，被迫沿着磁力线流动，随着绳子的旋转而被抛掷出去。哈勃已经发现，这些喷流确实起源于物质盘的中心，为这种理论图景提供了第一份直接证据。

　　原先有另一种想法认为，这些环恒星盘(circumstellar disk)应该会深深埋藏在形成它们的气体云中，因而不可能看得到。这种观点已经被哈勃推翻。实际上，哈勃揭露了几十个原行星盘(protoplanetary disk，也被称为proplyd)的行踪，它们大都映衬在明亮的星云背景上，形如一个个剪影。在哈勃观测过的年轻恒星之中，至少有一半看似拥有类似的物质盘。事实证明，形成行星所需的原料，在银河系中是普遍存在的。

　　5、星系考古

　　天文学家认为，较大的星系，例如银河系和仙女座大星系(Andromeda)，是通过吞并较小的星系成长起来的。这种复杂的成长历程所留下的蛛丝马迹，应该被记录在恒星的排布、年龄、成分和速度之中。在破译星系成长历史这方面，哈勃功不可没。它对仙女座星系的恒星“晕”所做的观测就是一例。星系晕是包裹在主星系盘周围的稀薄的球状结构，由恒星和星团构成。天文学家发现，在仙女座大星系的晕中，恒星的年龄千差万别：最古老的有110亿年到135亿年，最年轻的只有60亿年到80亿年。相比之下，年轻的恒星就像是老人院里的小孩，它们一定是从其他地方游荡过来的：可能来源于一些更为年轻的星系(例如后来被吞并的卫星星系)，也可能来自仙女座大星系本身一些比较年轻的区域(假如另一个星系撞过来，或者从星系盘中穿过，星系盘会被搅得天翻地覆，盘中较年轻的恒星就可能被抛入晕中)。我们银河系的恒星晕并没有包含大量相对年轻的恒星。因此，尽管仙女座大星系和银河系外形相似，但哈勃的数据暗示，这两个星系的成长史迥然不同。

　　6、超大质量黑洞

　　从20世纪60年代起，天文学家就推测出，类星体(quasar，一种看起来与恒星类似的天体，但是光谱观测表明，它们距离我们非常遥远，因此它们本身的亮度一定比整个星系还要明亮。现在的高分辨率观测已经发现，它们正是一些星系的核心)和其他活动星系核(active galactic nuclei，明亮而狂暴的星系核心)是由正在吞噬物质的巨型黑洞所驱动的。哈勃的观测已经进一步巩固了这个理论框架。哈勃仔细观察过的星系，几乎每一个的中心最终都被发现拥有一个黑洞。这两项相关的发现具有特别重要的意义。首先，类星体的高分辨率照片揭露了它们的藏身之处——明亮的椭圆星系或者相互作用的星系。这项发现暗示，必须经由一系列特定的事件，才能将物质灌输到中央黑洞之中。其次，包裹着星系中心的核球(bulge)的质量，与巨型黑洞的质量紧密关联。这种关系暗示，星系与中央黑洞的形成与演化息息相关。

　　7、最剧烈的爆炸

　　伽马射线暴(Gamma-ray burst，简称GRB)是伽马射线的短暂闪光，持续时间从几毫秒到几十分钟不等。根据持续时间的长短(以两秒左右为界)，它们被区分成截然不同的两类：与短伽马暴相比，长伽马暴产生的光子能量更低。根据康普顿伽马射线天文台(Compton Gamma Ray Observatory)、“BeppoSAX”X射线卫星和地面天文台所做的观测，天文学家已经将长伽马暴的产生原因，归结为短命的大质量恒星的核心坍缩——换句话说，长伽马暴是超新星爆发的一种。问题是，为什么只有一小部分超新星爆发能够产生伽马暴。

　　哈勃已经发现，尽管超新星的爆发地点遍布于星系的恒星形成区域，但长伽马暴却集中在最明亮的地方，也就是质量最大的恒星聚居的地方。此外，与超新星的寄主星系相比，长伽马暴的寄主星系明显更暗，更不规则，其中包含的重元素也少得多。这一点是非常重要的，因为与那些重元素富集的恒星相比，缺乏重元素的大质量恒星所吹出的星风(stellar wind)会更加微弱。这样，在恒星的一生中，没有被星风吹走而被保留下来的质量就会更多；当它们死亡的时候，才会更重。这些恒星的核心坍缩，倾向于直接形成一个黑洞，而不是一颗中子星。实际上，天文学家将长伽马暴归因于快速旋转的黑洞所产生的准直喷流。核心坍缩事件能否产生伽马暴的决定性因素，似乎是恒星生前的质量和自转速率。

　　事实证明，对短伽马暴的鉴别更加困难。直到去年，HETE 2(高能暂现源实验卫星2号)和雨燕号(Swift)卫星才最终锁定了寥寥几个短伽马暴事件。哈勃和同样在太空中运行的钱德拉X射线天文台(Chandra X-ray Observatory)发现，这些爆发释放的总能量比长伽马暴少，而它们所处的星系类型也更加多样，甚至还包括了早已不再诞生恒星的椭圆星系。显然，这些短伽马暴跟短命的大质量恒星没有直接的联系，它们与恒星的残骸有关。最合理的假说认为，这些短伽马暴是在两颗中子星并合的过程中产生的。、

　　8、遥远的太空边疆

　　天文学的最终目标之一，就是要尽可能地追溯我们星系及其前辈的演化，一直回溯到靠近宇宙大爆炸起点的时刻。为了让我们能够对银河系过去的模样有个概念，天文学家竭力拍摄了许多星系的照片。这些星系的年龄各不相同，囊括了从幼年到成年的各个阶段。到目前为止，在其他天文台的共同协作之下，哈勃已经对天空中的几块小片区域——哈勃深场(Hubble Deep Fields)、哈勃超深场(Hubble Ultra Deep Field)和大天文台宇宙起源深空巡天(Great Observatories origins Deep Survey)进行了长时间的曝光，将最遥远(因而也最古老)的星系带到我们眼前。

　　这些超灵敏的图片揭露出一些处于宇宙早期的星系。当时宇宙的年龄仅有几亿年，大约是现在宇宙年龄的5%。与现在的星系相比，那些星系的尺寸较小，形状更不规则。由此可见，今天的星系是由较小的星系聚集而成(而不是恰好相反，由较大的星系分裂而来)。回溯到更为久远的过去，这是哈勃的继任者——目前正在建造的詹姆斯·韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)的主要目标。

　　这些长时间的曝光观测，还对宇宙中恒星形成的速率进行了追踪。随着宇宙年龄的增长，恒星的形成也经历了潮起潮落。大约在70亿年以前，宇宙中的恒星形成率似乎达到了顶峰，现在的形成率只及当年的1/10。甚至在宇宙还相当年轻——只有10亿岁的时候，恒星的形成率就已经不低了——大约是峰值形成率的1/3。

　　9、宇宙的年龄

　　埃德温·哈勃(Edwin Hubble)以及其他人在20世纪20年代所做的观测表明，我们生活在一个正在膨胀的宇宙之中。星系正以一种对称的方式彼此飞散开来，暗示着空间本身的结构正在伸展。哈勃常数(Ho)是当前宇宙膨胀速率的一个指标，也是确定宇宙年龄的关键参数。原因很简单：Ho是星系之间彼此远离的速率；因此，如果不考虑任何的加速和减速，Ho的倒数就确定了一个时间，也就是当初所有的物质都必然聚集在一起的时刻。Ho的数值还在星系的成长、轻元素的产生和宇宙演化阶段的时间定标方面，起到了一定的作用。因此，准确地测定哈勃常数，从一开始就成了与它同名的太空望远镜的主要目标之一，这也不足为奇。

　　在实际操作中，确定这个数值就意味着要测定邻近星系的距离——这项以困难而著称的任务曾在20世纪引发了一场异常激烈的论战。哈勃太空望远镜对31个星系之中的造父变星(Cepheid variable)进行了权威的研究，这类恒星与众不同的脉动透露了它们的本征亮度，暴露出它们的距离。［译注：造父变星是一类奇特的变星，它们的变光周期与本身的亮度之间，存在着一一对应的关系。因此测得亮度变化周期(非常容易测量)，就能推算它们的亮度。再结合恒星表现出来的亮度，根据近亮远暗的规律，就能确定这颗恒星的距离。因此，造父变星又被称为“量天尺”。］通过这种方法得出的Ho数值，精度达到10%左右。再加上对宇宙微波背景辐射(cosmic microwave background)的测量，哈勃常数的数值表明，宇宙的年龄为137亿年。

　　10、正在加速膨胀的宇宙

　　1998年，两个相互独立的天文学家小组投下了一枚“重磅炸弹”：宇宙的膨胀正在加速。天文学家过去总是假设，宇宙的膨胀必定是减速的，因为星系会通过引力彼此吸引，这应该会阻碍它们的分离。驱使宇宙加速膨胀的原因，被许多人视为当代物理学中最大的谜团。一种还有待论证的假设认为，宇宙中包含着一些迄今无法看到的成分——人们称之为暗能量(dark energy)。我们将哈勃、地基望远镜和微波背景辐射的观测数据结合在一起，结果暗示，这种暗能量占据了宇宙总能量密度的大约3/4。

　　这种加速从大约50亿年前开始，在此之前，宇宙的膨胀越来越慢。2004年，哈勃发现了16颗遥远的超新星，它们爆发的时间横跨过这个重要的转折点。暗能量是什么样的？这些观测为有关这个问题的理论，设下了更有意义的限制条件。最简单(不过，从某些方面来说，也是最神秘)的可能性是：暗能量是空间本身所蕴含的一种能量形式，尽管从其他角度来看，空间中可能空无一物。在搜寻遥远的超新星，圈定暗能量性质这方面，哈勃太空望远镜至关重要，暂时还没有其他天文望远镜能够与之媲美。哈勃在暗能量探索中所起的作用，大概就是天文学家会如此渴望NASA维持哈勃运转的最大的、也是惟一的原因。

5. 回答人: 匿名时间: 06-24 10:51:56

是以天文学家哈勃为名，在轨道上环绕著地球的望远镜。他的位置在地球的大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处——影像不会受到大气湍流的扰动，视宁度绝佳又没有大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。于1990年发射之后，已经成为天文史上最重要的仪器。他已经填补了地面观测的缺口，帮助天文学家解决了许多根本上的问题，对天文物理有更多的认识。哈勃的哈勃超深空视场是天文学家曾获得的最深入（最敏锐的）的光学影像。

从他于1946年的原始构想开始，直到发射为止，建造太空望远镜的计划不断的被延迟和受到预算问题的困扰。在他发射之后，立即发现主镜有球面像差，严重的降低了望远镜的观测能力。幸好在1993年的维修任务之后，望远镜恢复了计划中的品质，并且成为天文学研究和推展公共关系最重要的工具。哈勃空间望远镜和康普顿伽玛射线天文台、钱德拉X射线天文台、斯必泽空间望远镜都是美国宇航局大型轨道天文台计划的一部分。哈勃空间望远镜由NASA和ESO合作共同管理。

哈勃的未来依靠后续的维修任务是否成功，维持稳定的几个陀螺仪已经损坏，2007年，连备用的也已经耗尽，而且另一架用于指向的望远镜功能也在衰减中。陀螺仪必须要以人工进行维修，在2007年1月30日，主要的先进巡天照相机（ACS）也停止工作，在执行人工维修之前，只有超紫外线的频道能够使用。另一方面，如果没有再提升来增加轨道高度，阻力会迫使望远镜在2010年重返大气层。自从2003年航天飞机哥伦比亚不幸事件之后，由于国际太空站和哈勃不在相同的高度上，使得太空人在紧急状况下缺乏安全的避难场所，因而NASA认为以载人太空任务去维修哈勃望远镜是不合情理的危险任务。NASA在从新检讨之后，执行长麦克格里芬在2006年10月31日决定以亚特兰大进行最后一次的哈勃维修任务，任务的时间安排在2008年9月11日，基于安全上的考量，届时将会让发现号在LC-39B发射台上待命，以便在紧急情况时能提供救援。计划中的维修将能让哈勃空间望远镜持续工作至2013年。如果成功了，后继的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）应该已经发射升空，可以衔接得上任务了。韦伯太空望远镜在许多研究计划上的功能都远超过哈勃，但将只观测红外线，因此在光谱的可见光和紫外线领域内无法取代哈勃的功能。

“哈勃”面临淘汰
“哈勃”太空望远镜已到“晚年”。它在太空的十几年中，经历４次大修，分别为１９９３年、１９９７年、１９９９年、２００１年。尽管每次大修以后，“哈勃”都面貌一新，特别是２００１年科学家利用哥伦比亚航天飞机对它进行的第四次大修，为它安装测绘照相机，更换太阳能电池板，更换已工作１１年的电力控制装置，并激活处于“休眠”状态的近红外照相机和多目标分光计，然而，大修仍掩盖不住它的“老态”，因为“哈勃”从上太空起就处于“带病坚持工作” 状态。

　　美国航空航天局将于近期召集各方面专家和宇航员共同讨论，“何时以何种方式”让“ＮＡＳＡ骄子”“哈勃”“寿终正寝”。尽管人们仍对它恋恋不舍，但“哈勃”所剩时日不多，也许在今年或稍晚一些时候就会被换下“一线”。

观念、设计和指标
1、企划和前置作业
哈勃空间望远镜的历史可以追溯至1946年天文学家莱曼·斯必泽所提出的论文：《在地球之外的天文观测优势》。在文中，他指出在太空中的天文台有两项优于地面天文台的性能。首先，角分辨率（物体能被清楚分辨的最小分离角度）的极限将指受限于绕射，而不是由造成星光闪烁、动荡不安的大气所造成的视象度。在当时，以地面为基地的望远镜解析力只有0.5-1.0弧秒，相较下，只要口径2.5公尺的望远镜就能达到理论上绕射的极限值0.1弧秒。其次，在太空中的望远镜可以观测被大气层吸收殆尽的红外线和紫外线。

斯必泽以太空望远镜为事业，致力于太空望远镜的推展。在1962年，美国国家科学院在一份报告中推荐太空望远镜做为发展太空计划的一部分，在1965年，斯必泽被任命为一个科学委员会的主任委员，该委员会的目的就是建造一架太空望远镜。

在第二次世界大战时，科学家利用发展火箭技术的同时，曾经小规模的尝试过以太空为基地的天文学。在1946年，首度观察到了太阳的紫外线光谱。英国在1962年发射了太阳望远镜放置在轨道上，做为亚利安太空计划的一部分。1966年NASA进行了第一个轨道天文台（OAO）任务，但第一个OAO的电池在三天后就失效，中止了这项任务了。第二个OAO在1968至1972年对恒星和星系进行了紫外线的观测，比原先的计划多工作了一年的时间。

轨道天文台任务展示了以太空为基地的天文台在天文学上扮演的重要角色，因此在1968年NASA确定了在太空中建造直径3公尺反射望远镜的计划，当时暂时的名称是大型轨道望远镜或大型太空望远镜（LST），预计在1979年发射。这个计划强调须要有人进入太空进行维护，才能确保这个所费不贷的计划能够延续够长的工作时间；并且同步发展可以重复使用的航天飞机技术，才能使前项计划成为可行的计划。

2、对资金的需求
轨道天文台计划的成功，鼓舞了越来越强的公众与论支持大型太空望远镜应该是天文学领域内重要的目标。在1970年NASA设立了两个委员会，一个规划太空望远镜的工程，另一个研究太空望远镜任务的科学目标。在这之后，NASA下一个需要排除的障碍就是资金的问题，因为这比任何一个地面上的天文台所耗费的资金都要庞大许多倍。美国的国会对太空望远镜的预算需求提出了许多的质疑，为了与裁军所需要的预算对抗，当时就详细的列出了望远镜的硬件需求以及后续发展所需要的仪器。在1974年，在裁减政府开支的鼓动下，杰拉尔德福特剔除了所有进行太空望远镜的预算。

为响应此，天文学家协调了全国性的游说努力。许多天文学家亲自前往拜会众议员和参议员，并且进行了大规模的信件和文字宣传。国家科学院出版的报告也强调太空望远镜的重要性，最后参议院决议恢复原先被国会删除的一半预算。

资金的缩减导致目标项目的减少，镜子的口径也由3公尺缩为2.4公尺，以降低成本和更有效与紧密的配置望远镜的硬件。原先计划做为先期测试，放置在卫星上的1.5公尺太空望远镜也被取消了，对预算表示关切的欧洲太空总署也成为共同合作的伙伴。欧洲太空总署同意提供经费和一些望远镜上需要的仪器，像是做为动力来源的太阳能电池，回馈的视欧洲的天文学家可以使用不少于15%的望远镜观测时间。在1978年，美国国会拨付了36,000,000C元美金，让大型太空望远镜开始设计，并计划在1983年发射升空。在1980年初，望远镜被命为哈勃，以纪念在20世纪初期发现宇宙膨胀的天文学家爱德文·哈勃。

3、结构和工程
太空望远镜的计划一经批准，计划就被分割成许多子计划分送各机关执行。马歇尔太空飞行中心（MSFC）负责设计、发展和建造望远镜，金石太空飞行中心（GSFC）负责科学仪器的整体控制和地面的任务控制中心。马歇尔太空飞行中心委托珀金埃尔默设计和制造太空望远镜的光学组件，还有精密定位传感器（FGS），洛克希德被委托建造安装望远镜的宇宙飞船。

4、光学望远镜的组合（OTA）
望远镜的镜子和光学系统是最关键的部分，因此在设计上有很严格的规范。一般的望远镜，镜子在抛光之后的准确性大约是可见光波长的十分之一，但是因为太空望远镜观测的范围是从紫外线到近红外线，所以需要比以前的望远镜更高十倍的解析力，它的镜子在抛光后的准确性达到可见光波长的廿分之一，也就是大约30 奈米。

珀金埃尔默刻意使用极端复杂的计算机控制抛光机研磨镜子，但却在最尖端的技术上出了问题；柯达被委托使用传统的抛光技术制做一个备用的镜子（柯达的这面镜子现在永久保存在史密松宁学会)。1979年，珀金埃尔默开始磨制镜片，使用的是超低膨胀玻璃，为了将镜子的重量降至最低，采用蜂窝格子，只有表面和底面各一吋是厚实的玻璃。

镜子的抛光从1979年开始持续到1981年5月，抛光的进度已经落后并且超过了预算，这时NASA的报告才开始对珀金埃尔默的管理结构质疑。为了节约经费，NASA停止支持镜片的制作，并且将发射日期延后至1984年10月。镜片在1981年底全部完成，并且镀上了75 nm厚的铝增强反射，和25 nm厚的镁氟保护层。

因为在光学望远镜组合上的预算持续膨胀，进度也落后的情况下，对珀金埃尔默能否胜任后续工作的质疑继续存在。为了回应被描述成"未定案和善变的日报表"， NASA将发射的日期再延至1985年的4月。但是，珀金埃尔默的进度持续的每季增加一个月的速率恶化中，时间上的延迟也达到每个工作天都在持续落后中。NASA被迫延后发射日期，先延至1986年3月，然后又延至1986年9月。这时整个计划的总花费已经高达美金11亿7500万。

5、宇宙飞船的系统
安置望远镜和仪器的宇宙飞船是主要工程上的另一个挑战。它必须能胜任与抵挡在阳光与地球的阴影之间频繁进出所造成的温度变化，还要极端的稳定并能长间的将望远镜精确的对准目标。以多层绝缘材料制成的遮蔽物能使望远镜内部的温度保持稳定，并且以轻质的铝壳包围住望远镜和仪器的支架。在外壳之内，石墨环氧的框架将校准好的工作仪器牢固的固定住。

有一段时间用于安置仪器和望远镜的宇宙飞船在建造上比光学望远镜的组合来得顺利，但洛克希德仍然经历了预算不足和进度的落后，在1985年的夏天之前，宇宙飞船的进度落后了个月，而预算超出了30%。马歇尔太空飞行中心的报告认为洛克希德在宇宙飞船的建造上没有采取主动，而且过度依赖NASA的指导。

6、地面的支持
在1983年，太空望远镜科学协会（STScI）在经历NASA与科学界之间的权力争夺后成立。太空望远镜科学协会隶属于美国大学天文研究联盟（AURA），这是由32个美国大学和7个国际会员组成的单位，总部坐落在马里兰州巴尔地摩的约翰•霍普金斯大学校园内。

太空望远镜科学协会负责太空望远镜的操作和将数据交付给天文学家。美国国家航空暨太空总署(NASA)想将之做为内部的组织，但是科学家依据科学界的做法将之规划创立成研究单位，由NASA位在马里兰州绿堤，太空望远镜科学协会南方48公里，的哥达德太空飞行中心和承包厂商提供工程上的支持。哈伯望远镜每天24小时不间断的运作，由四个工作团队轮流负责操作。

太空望远镜欧洲协调机构于1984年设立在德国邻近慕尼黑的Garching bei München，为欧洲的天文学家提供相似的支持。

7、挑战者号的事故
早在1986年，就已经计划在当年10月份发射哈勃空间望远镜。但是挑战者号的事故使美国的太空计划停滞不前，航天飞机的暂停升空，迫使哈勃空间望远镜的发射延迟了数年。望远镜和所有的附件都必须分门别类的储藏在无尘室内，直到能够排出发射的日期，这也使得已经超支的总成本更为高涨。

最后，随着航天飞机在1988年再度开始升空，望远镜也预定在1990年发射。在发射前的最后准备，用氮气喷射镜面以除去可能累积的灰尘，并且对所有的系统进行广泛的测试。终于，在1990年4月24日由发现号航天飞机，于STS-31航次将望远镜成功的送入计划中的轨道。

从它原始的总预算，大约4亿美金，到现在的花费超过25亿美金，哈勃的成本依然在不断的累积与增高。美国政府估计的开销将高达45至60亿美金，欧洲所挹注的资金也高达6亿欧元（1999年的估计）。

8、仪器
在发射时，哈勃空间望远镜携带的仪器如下：

·广域和行星照相机（WF/PC）
·戈达德高解析摄谱仪（GHRS）
·高速光度计（HSP）)
·暗天体照相机（FOC）
·暗天体摄谱仪（FOS）

WF/PC原先计划是光学观测使用的高分辨率照相机。由NASA的喷射推进实验室制造，附有一套由48片光学滤镜组成，可以筛选特殊的波段进行天体物理学的观察。整套仪器使用8片CCD，做出了两架照相机，每一架使用4片CCD。"广域照相机"（WFC）因为视野较广，在解像力上有所损失，而"行星照相机"（PC）以比WFC长的焦距成像，所以有较高的放大率。

GHRS是被设计在紫外线波段使用的摄谱仪，由哥达德太空中心制造，可以达到90,000的光谱分辨率，同时也为FOC和FOS选择适宜观测的目标。FOC和FOS都是哈勃空间望远镜上分辨率最高的仪器。这三个仪器都舍弃了CCD，使用数字光子计数器做为检测装置。FOC是由欧洲太空总署制造， FOS 则由Martin Marietta公司制造。

最后一件仪器是由威斯康辛麦迪逊大学设计制造的HSP，它用于在可见光和紫外光的波段上观测变星，和其它被筛选出的天体在亮度上的变化。它的光度计每秒钟可以侦测100,000次，精确度至少可以达到2%。

哈勃空间望远镜的导引系统也可以做为科学仪器，它的三个精细导星传感器（FGS）在观测期间主要用于保持望远镜指向的准确性，但也能用于进行非常准确的天体测量，测量的精确度达到 0.0003弧秒。

镜片的瑕疵
在望远镜发射数星期之后，传回来的图片显示在光学系统上有严重的问题。虽然，第一张图像看起来比地基望远镜的明锐，但望远镜显然没有达到最佳的聚焦状态，获得的最佳图像质量也远低于当初的期望。点源的影像被扩散成超过一弧秒半径的圆，而不是在设计准则中的标准：集中在直径0.1 弧秒之内，有同心圆的点弥漫函数图像。

对图样缺陷的分析显示，问题的根源在主镜的形状被磨错了。虽然，这个差异小于光的1/20波长，只是在边缘太平了一点。镜面与需要的位置只差了微不足道的2微米，但这个差别造成的是灾难性的、严重的球面像差。来自镜面边缘的反射光，不能聚集在与中央的反射光相同的焦点上。

镜子的瑕疵造成的作用是在科学观察的核心观测上，核心像差的PSF要足够的明锐到足以进行高解析的分辨，但对明亮的天体和光谱分析是不受影响的。虽然，在外围损失大片的光因为不能汇聚在焦点上而造成晕像，严重的减损了望远镜观察暗天体或高反差的影像的能力。这意味着几乎所有对宇宙学的研究计划都不能执行，因为她们都是非常暗弱的观测对象。美国国家航空暨太空总署和哈勃空间望远镜成为许多笑话的箭靶，并且被认为是大白象（花费大而无用的东西）。

1、问题的根源
从点源的图像往回追溯，天文学家确定镜面的圆锥常数是−1.0139，而不是原先期望的− 1.00229。通过分析珀金埃尔默的零校正器（精确测量抛光曲面的仪器）和分析在地面测试镜子的干涉图影像，也获得了相同的数值。

由喷射推进实验室主任，亚伦领导的委员会，确定了错误是如何发生的。亚伦委员会发现珀金埃尔默使用的零校正器在装配上发生了错误，它的向场透镜位置偏差了1.3 mm。

在抛光镜子的期间，珀金埃尔默使用另外二架零校正器，两者都（正确的）显示镜子有球面像差。这些测试都是会确实消除球面像差而设计的，不顾品管文件的指导，公司认为这二架零校正器的精确度不如主要的设备，而忽略了测试的结果。

委员会指出失败的主因是珀金埃尔默。由于进度表频繁更动造成的损耗和望远镜制造费用的超支，造成了在美国航空暨太空总署和光学公司之间的关系极度的紧张。美国航空暨太空总署发现珀金埃尔默并不认为镜子的制做在他们的业务中是关键性的困难工作，而美国航空暨太空总署也未能在抛光之前善尽本身的职责。在委员会沉痛的批评珀金埃尔默在管理上的不当与缺失的同时，美国航空暨太空总署也被非议未善尽品管的责任，与不该只依赖维一一架仪器的测试结果。

2、解决的设计
在望远镜的设计中原本就规画了维修的任务，所以天文学家立刻就开始寻找可以在1993年，预定进行第一次维修任务时解决问题的方案。以柯达为哈勃制作的备用镜，在轨道上进行更换是太昂贵和耗费时间，临时要将望远镜带回地面正修也不可能。取而代之的，镜片错误的形状已经被精确的测量出来，因此可以设计一个有相同的球面像差，但功效相反的光学系统来抵消错误。也就是在第一次的维修任务中为哈勃配上一副能改正球面像差的眼镜。

由于原本仪器的设计方式，必须要两套不同的校正仪器。广域和行星照相机的设计包括转动的镜片和直接进入两架照相机的8片独立CCD芯片的光线，可以用一个反球面像差的镜片完全的消除掉它们表面上的主要变形。修正镜被固定在替换的第二代广域和行星照相机内（由于进度和预算的压力，只修正4片CCD而不是8片）。但是，其它的仪器就缺乏任何可以安置的中间表面，因此必须要一个外加的修正装置。

3、COSTAR
设计用来改正球面像差的仪器称为"太空望远镜光轴补偿校正光学（COSTAR）"，基本上包含两个在光路上的镜子，其中一个将球面像差校正过来，光线被聚焦给暗天体照相机、暗天体光谱仪和高达德高解析摄谱仪。为了提供COSTAR在望远镜内所需要的位置，必须移除其中一件仪器，天文学家的选择是牺牲高速光度计。

在哈勃任务的前三年期间，在光学系统被修正到合适之前，望远镜依然执行了大量的观测。光谱的观测未受到球面像差的影响，但是许多暗弱天体的观测因为望远镜的表现不佳而被取消或延后。尽管受到了挫折，乐观的天文学家在这三年内熟练的运用影像处理技术，例如反折绩（影像重叠）得到许多科学上的进展。

维护任务和新仪器
1、第一次维护任务
在设计上，哈勃空间望远镜必须定期的进行维护，但是在镜子的问题明朗化之后，第一次的维护就变得非常重要，因为航天员必须全面性的进行望远镜光学系统安装和校正的工作。被选择执行任务的七位航天员，接受近百种被专门设计的工具使用的密集训练。由奋进号在1993年12月的STS-61航次中，于10天之中重新安装了几件仪器和其它的设备。

最重要的是以COSTAR修正光学组件取代了高速光度计，和广域和行星照相机由第二代广域和行星照相机与内部的光学更新系统取代。另外，太阳能板和驱动的电子设备、四个用于望远镜定位的陀螺仪、二个控制盘、二个磁力计和其它的电子组件也被更换。望远镜上携带的计算器也被更新升级，由于高层稀薄的大气仍有阻力，在三年内逐渐衰减的轨道也被提高了。

在1994年的1月13日，美国国家航空暨太空总署宣布任务获得完全的成功，并显示出许多新的图片。这次承担的任务非常复杂，共进行了五次航天飞机船舱外的活动，它的回响除了对美国国家航空暨太空总署给予极高的评价外，也带给天文学家一架可以充分胜任太空任务的望远镜。

后续的维修任务没有如此的戏剧化，但每一次都给哈勃空间望远镜带来了新的能力。

2、第二次维护任务
第二次维护任务由发现号在1997年2月的STS-82航次中执行，以太空望远镜影像摄谱仪（STIS）和近红外线照相机和多目标分光仪（NICMOS）替换掉戈达德高解析摄谱仪（GHRS）和暗天体摄谱仪（FOS）；以一台新的固态记录器替换工程与科学录音机，修护了绝热毯和再提升哈勃的轨道。近红外线照相机和多目标分光仪包含由固态氮做成的吸热器以减少来自仪器的热噪声，但在安装之后，部分来自吸热器的热扩散却意料之外的进入光学挡板，这额外增加的热量导致仪器的寿命由原先期望的4.5年缩短为2年。

3、第三次维护任务(3A)
在六台陀螺仪中的三台故障之后（第4台在任务之前几个星期故障，使望远镜不能胜任执行科学观察），第三次维护任务仍然由发现号在1999年12月的STS-103航次中执行。在这次维护中更换了全部的六台陀螺仪，也更换了一个精细导星传感器和计算器，安装一套组装好的电压/温度改善工具（VIK）以防止电池的过热，并且更换绝热的毯子。新的计算器是能在低温辐射下运作的英特尔486，可以执行一些过去必须在地面处理的与宇宙飞船有关的计算工作。

4、第四次维护任务(3B)
第四次维护任务由哥伦比亚号在2002年3月的STS-109航次中执行，以先进巡天照相机（ACS）替换了暗天体照相机（FOC），并且查看了冷却剂已经在1999年耗尽的近红外线照相机和多目标分光仪（NICMOS）。更换了新的冷却系统之后，虽然还不能达到原先设计时预期的低温，但已经冷到足以继续工作了。

在这次任务中再度更换了太阳能板。新的太阳能板是为铱卫星发展出来的，大小只有原来的三分之二，除了可以有效的减少稀薄大气层带来的阻力，还能多供应30%的动力。这多出来的动力使得哈勃空间望远镜上所有的仪器可以同时运作，并且因为较为柔软，还消除了老旧的太阳能板因为进出阳光照射区域会产生震动的问题。为了改正继电器迟滞的问题，哈勃的配电系统也被更新了。这是哈勃空间望远镜升空之后，首度能完全的应用所获得的电力。其中影响最大的两架仪器，先进巡天照相机和近红外线照相机和多目标分光仪，在2003至2004年间共同完成了哈勃超深空视场。

5、最后的维护任务
最后一次的哈勃维修任务已经安排在2008年9月11日，航天员将更换新的电池和陀螺仪。更换精细导星传感器（FGS）并修理太空望远镜影像摄谱仪（STIS）。他们也将安装二架新的仪器：宇宙起源频谱仪和第三代广域照相机，但是可能不会重置或替换先进巡天照相机。

科学上的成就
哈勃帮助解决了一些长期困扰天文学家的问题，而且导出了新的整体理论来解释这些结果。哈勃的众多主要任务之一是要比以前更准确的的测量出造父变星的距离，这可以让我们更加准确的定出哈勃常数的数值范围，这样才能对宇宙的扩张速率和年龄有更正确的认知。在哈勃升空之前，哈勃常数在统计上的误差估计是50%，但在哈勃重新测量出室女座星系团和其它遥远星系团内的造父变星距离后，提供的测量值准确率可以在10%之内。这与哈勃发射之后以其它更可靠的技术测量出来的结果是一致的。

哈勃也被用来改善宇宙年龄的估计，宇宙的未来也是被质疑的问题之一。来自高红移超新星搜寻小组和超新星宇宙论计划的天文学家使用望远镜观察遥远距离外的超新星，发现宇宙的膨胀也许实际上是在加速中。这个加速已经被哈勃和其它地基望远镜的观测证实，但加速的原因目前还很难以理解。

由哈勃提供的高解析光谱和影像很明确的证实了盛行的黑洞存在于星系核中的学说。在60年代初期，黑洞将在某些星系的核心被发现还只是一种假说，在80年代才鉴定出一些星系核心可能是黑洞候选者的工作，哈勃的工作却使得星系的核心是黑洞成为一种普遍和共同的认知。哈勃的计划在未来将着重于星系核心黑洞质量和星系本质的紧密关联上，哈勃对星系中黑洞的研究将在星系的发展和中心黑洞的关连上产生深刻与长远的影响。

苏梅克-列维九号彗星在1994年撞击木星对天文学家是一件很意外的事，幸运的事发生在哈勃完成第一次维护修好光学系统之后的几个月。因此，哈勃所获的的影像是自从1979年航海家二号飞掠木星之后最为清晰的影像，并且很幸运的对估计数个世纪才会发生一次的彗星碰撞木星的动力学事件，提供了关键性的学习机会。它也被用来研究太阳系外围的天体，包括矮行星冥王星和厄里斯。

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