哈勃問答

石姝慧

哈勃空間望遠鏡能夠掃描到的區域

哈勃的鏡頭有什么特別之處？

哈勃空間望遠鏡攜帶的兩臺照相機和兩臺攝譜儀能夠探測并分析星體光線的不同屬性。

美國航空航天局科學任務理事會副行政官埃德·韋勒說：“光線從哈勃頂部進入，穿過管狀設備。中下部有個直徑為239厘米的鏡面。該鏡面將光線反射回去，反射到第二個鏡面上。第二個鏡面較小，將光再次反射，穿過第一個鏡面中心的小孔。最后，光線聚集在儀器艙。”除了一些可見光，哈勃空間望遠鏡還能觀測到肉眼看不到的光線，如紫外線、紅外線。紫外線可將皮膚灼傷；紅外線含熱能，太陽的熱量主要通過紅外線傳到地球。

進入哈勃空間望遠鏡的星光攜帶著重要信息，這些信息與星體的溫度、化學特性以及運行速度和運行方向有關。哈勃空間望遠鏡在大氣層之上運行。該儀器非常精密，理論上能夠從洛杉磯探測到來自日本東京的一點燭光。

哈勃在軌道上的運行速度為每秒8000米。它將捕捉到的圖片及數字信息傳送到一顆通訊衛星，最終發送到美國航空航天局設置在新墨西哥州沙漠的一個中繼站。在位于馬里蘭州的戈達德太空飛行中心的操控中心，科學家對哈勃空間望遠鏡進行協調、控制，之后再傳送到空間望遠鏡科學研究所，該研究所是哈勃空間科學操作機構。

“在空間望遠鏡科學研究所，我們能夠觀察到宇宙飛船的實時運行狀況。如果需要的話，我們能夠操控它并改變其運行方式。比如，想要準確獲取某一目標的具體位置，我們可以將哈勃重新準確定位。這樣，在生成圖像的過程中，小范圍的天體的圖像才不會移動或模糊。”戈達德中心能使哈勃空間望遠鏡能夠定位一些已知星體，并準確追蹤太空中的飛行器，一旦發現目標，就開始對其進行觀察。

普通人怎么用哈勃看太空？

理論上，哈勃空間望遠鏡也對非專業人士開放，不過，因為非常搶手，中標率非常低。通常，在同一個時間段內，會有至少8個人申請。而且，所有的申請者都會被以專業人士的標準來要求。

使用哈勃的花費相當高，所以，分配觀測時段的人非常謹慎，不會因為申請者說好話就隨隨便便把時段分出去。因此，你的申請提案必須是精心準備的，證明觀察目標確實有科學價值，如果沒有哈勃或者其他空間望遠鏡的幫助，你的科學研究就沒法進行，利用哈勃是你獲得研究成果的最好途徑。最后，你還得證明，比起別人的申請，你的項目更有價值，因而更值得使用哈勃。

和你競爭的基本上都是職業天文工作者，其中很多都需要申請經費來支持他們的研究。因此，在寫申請方面，他們久經考驗，你更得好好表現。

哈勃空間望遠鏡的觀測通常與分析數據緊密相連，雖然觀測是免費的，但分析數據就需要經費。如果你不是專業人士，那你的經費從何而來？所以，這就很棘手。我想，評審委員會也想到了這一點。

如果你的想法真的值得嘗試的話，我建議你還是試試，因為最壞的結果無非就是沒有通過。除此之外，你還會收到一份原因說明。

當然，使用哈勃的門檻還是非常高的，即使最投入的職業天文學家，獲得使用哈勃的機會也不大。

“哈勃定律”怎么證明宇宙始于大爆炸？

廣義相對論表明，太空比任何人所能想象的更加匪夷所思，當然，愛因斯坦除外。為了清楚地了解神奇的宇宙，天文學家需要更多的觀測資料。這意味著需要性能更強大的大型望遠鏡。

19世紀初，威廉·赫歇爾完成對太空的研究，記錄了數千個既絢麗又模糊的物體，這些物體當時被稱作“白色星云”。那時，沒人知道這些白色星云到底是我們星系的一部分，還是其他遙遠的未知星系的一部分。

1924年，天文學家埃德溫·哈勃在美國加利福尼亞州威爾遜山天文臺用一臺254厘米反射式望遠鏡研究了這些星云中的一些星體。通過這臺天文望遠鏡，哈勃估測，這些星系與地球的距離通常是幾十萬甚至上百萬光年。這里的天體跟銀河系的一樣龐大、密集，因此他稱之為“星系”。所以，我們今天也將白色星云叫作“星系”。

那時，科學家了解到，星體上的一束光在光譜上表現為不同的顏色，星體的運動會帶來顏色的改變。光波變為藍色，意味著該星體在接近地球；光波呈紅色，則意味著該星體在遠離地球。這就是著名的“哈勃定律”：來自遙遠星系的光線的紅移與它們的距離成正比。

顏色變化的量揭示了這種運動的速度。哈勃發現，當他測量星系距離時，光波幾乎總是變為紅色和相近顏色。距離越遠，紅色光波越長。也就是說，宇宙是在不斷膨脹的。這個驚人的發現意義深遠。

從宇宙膨脹這一角度倒推，科學家猜測，宇宙的開始似乎是劇變的。一位天文學家將這一劇變稱為“宇宙大爆炸”。

如果將哈勃的鏡筒對準地球，它能看多清楚？

哈勃空間望遠鏡距離地球大約560千米，主鏡直徑為2.4米。如果不考慮大氣失真（事實上，這絕不是微不足道的），其分辨率可能達到0.05弧秒，對地面的分辨率可達15厘米，幾乎相當于美國著名的間諜衛星“鎖眼”的水平。不過，這只是想象，事實上，哈勃是不能對準太陽、月亮、地球，以及金星、水星等近處的明亮天體的，因為強光會燒壞它的感光設備。

哈勃在銀河系內，怎么能拍攝到銀河系全景？

答：它拍不到，你看見的最詳細的銀河系照片是2008年6月3日公布的由斯皮策空間望遠鏡拍攝的圖像，它由80萬張圖片組合而成，全長達55米，分辨率比此前最為清晰的銀河系照片高100倍，但也算不上是全景圖。endprint