作者：Katharine Sanderson
天文學界起初並不想要這臺儀器，但時代變了：如今，為了獲得哈勃太空望遠鏡的使用時間（本週是其 20 週年紀念），一位天文學家通常要面對至少 11 位其他渴望的科學家的競爭。
以美國天文學家埃德溫·哈勃命名的哈勃望遠鏡已在地球軌道上執行 20 年，傳回了可見光、近紅外和紫外光譜部分的影像。在這段時間裡，它經歷了重大維修，證明了暗物質的存在，深入瞭解了超新星的生與死，並以其照片征服了公眾的想象力。然而，貫穿這一切的是，該儀器的生存不止一次受到威脅。
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哈勃的近代史始於 1962 年，當時美國國家科學院建議建造一臺太空望遠鏡，儘管天體物理學家萊曼·斯皮策在 20 世紀 40 年代就提出了這個想法。1970 年，美國國家航空航天局 (NASA) 開始調查這種儀器的可行性。這促使鮑勃·奧德爾（Bob O'Dell），現任職于田納西州納什維爾市的範德堡大學，冒險一試：1971 年，他辭去了在芝加哥大學的工作，成為哈勃的首任專案科學家。“我放棄了終身教授職位。我辭職去賭在一個甚至沒有獲得資助的專案上，”奧德爾說。在接下來的 12 年裡，他著手向 NASA 資助者和他的同行推銷這個想法，他的許多同行寧願看到 NASA 資助 20 臺地面望遠鏡，並且不認為位於大氣層之上的優勢值得付出代價，他說。
奧德爾成功了。獨立的太空望遠鏡科學研究所於 1983 年在巴爾的摩成立，負責執行望遠鏡的科學操作並將資料提供給科學家。首次發射原定於 1986 年，但由於挑戰者號太空梭災難和技術問題而推遲。然後在 1990 年 4 月 24 日，發現號太空梭將哈勃太空望遠鏡發射到距地球 575 公里的軌道上。
首次亮相
問題很快出現。鏡子的邊緣形狀不正確，這導致哈勃最初拍攝的影像模糊不清。奧德爾堅稱，這些照片仍然比地面觀測效果更好，但由於模糊的“光暈”，只有影像中間 20% 的部分是清晰聚焦的。人們開發了演算法來補償這一點，但另一個問題是望遠鏡在每次軌道執行中從陽光照射到黑暗時，由於太陽風而發生的意外晃動。哈勃的批評者和媒體迅速聲稱該儀器是“技術上的失敗品”，奧德爾說。
幫助及時到來。望遠鏡被設計為可以持續維修，對其最終壽命沒有限制——在 1993 年 12 月的第一次維修任務之後，光學器件得到了升級，照片變得更加清晰。從那時起，哈勃又進行了四次維修，由太空梭運送的宇航員執行。“今天的哈勃不是發射時的哈勃，”加州大學聖克魯茲分校和利克天文臺的天文學家桑德拉·費伯 (Sandra Faber) 說。她計算出，今天的儀器比 1990 年強大 60 倍。
在 2003 年至 2006 年間，哈勃的未來看起來並不確定。當時的 NASA 局長肖恩·奧基夫 (Sean O'Keefe) 於 2004 年取消了最後一次維修任務。他的繼任者邁克·格里芬 (Mike Griffin) 於 2006 年恢復了該任務，並最終於 2009 年 5 月進行。
哈勃觀測超新星
與哈勃的磨難並駕齊驅的是科學上的成功。“哈勃是繼伽利略的第一個望遠鏡之後歷史上最重要的望遠鏡，”費伯說。費伯說，能夠比以前更深入地回顧宇宙的歷史，並觀察它的演變，具有根本的重要性，而哈勃使這一切成為可能。“哈勃首次證實，遙遠的宇宙與附近的宇宙看起來不同，”她說。
哈佛大學的羅伯特·基爾什納 (Robert Kirschner) 研究超新星。哈勃為基爾什納和其他團隊提供了宇宙膨脹正在加速的證據——這顛覆了當時流行的宇宙膨脹正在減緩的觀點。證據來自對超新星的觀測，超新星是非常大的垂死恆星的最終爆炸。哈勃探測到的這些超新星的光線來自比預測的更遠的地方。根據費伯的說法，這種宇宙加速膨脹的證據是“自量子物理學和廣義相對論以來物理學中最深刻的發現”。
基爾什納說，哈勃透過觀察超新星，為天文學家確定暗能量的性質提供了資訊。後來，在 2006 年，哈勃還證明了暗物質的存在。費伯利用哈勃證明了黑洞的大小與其伴隨星系的大小有關。
垂死的恆星
奧德爾利用他在哈勃專案上的時間，仔細觀察了我們星光熠熠的鄰居獵戶座星雲，以及其中年輕恆星周圍的行星形成區域。“我們第一次能夠對這些年輕恆星周圍的原行星盤進行成像，”奧德爾說。“你永遠無法用地面望遠鏡獲得那種角度光譜解析度，”他說。奧德爾此後一直在研究從恆星噴射出的噴流以及它們如何與星雲中的周圍物質相互作用。
哈勃拍攝了各種星雲的令人驚歎的照片，2001 年的一項網際網路民意調查允許公眾選擇哈勃應該近距離拍攝哪個星光奇觀。獲勝者是馬頭星雲。哈勃還設法拍攝了我們宇宙有史以來最深邃的影像，即哈勃超深空場。該望遠鏡與其他太空儀器合作，更廣泛地觀察太空中的輻射：錢德拉 X 射線天文臺和斯皮策太空望遠鏡（覆蓋紅外線）共同補充了哈勃的成像能力，產生了驚人的效果。
現在哈勃已經 20 歲了，它的未來已得到保證，直到 2013 年 4 月底，NASA 最近延長了運營合同。此後，它的未來尚不確定。沒有計劃進行更多的維修任務，電池、太陽能電池板和望遠鏡指向機械將逐漸開始失效。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將於 2014 年發射，它將在一定程度上繼續哈勃的工作。
在 2013 年之前，基爾什納希望哈勃及其儀器（高階巡天相機、宇宙起源光譜儀、精細制導感測器、近紅外相機和多目標光譜儀、太空望遠鏡成像光譜儀和廣域相機）將保持良好狀態。奧德爾確信該儀器還有五年的工作壽命。他說，由於 11 比 1 的超額認購率，我們可以確信望遠鏡剩餘壽命的每一秒都將得到最大限度的利用。