哈勃空間望遠鏡不僅屬于迄今為止最偉大的科學設備，還為人類留下了一筆巨大的財富，為我們揭示了美麗的宇宙圖景。本書為您展示并解釋其中最攝人心魄的部分。
20 世紀 50 年代，我還是個少年，那時就深深迷上了阿瑟·C.克拉克（Arthur C. Clarke）
的科幻小說。克拉克才華橫溢，很有遠見。我在本地的圖書館瀏覽時，偶然發現了他在 1951
年出版的紀實作品《太空探索》（The Exploration of Space）。半個世紀前，《紐約時報》稱這一經典著作是“科學專長與詩意想象的完美結合，引領我們進入太空時代”。
正是在克拉克的這本書里，我第一次對環地球軌道工作的空間望遠鏡有了些許了解。 這種望遠鏡可以不受地球大氣湍動的干擾，靜靜地凝視宇宙。地面望遠鏡會受地球大氣湍動的影響，影像變得模糊，星星變得閃爍。早在幾十年前，富有遠見的克拉克就指出了在軌空間望遠鏡與未來或可實現的月球表面望遠鏡相比所具有的優點。“盡管月球大氣十分稀薄，但還是會對精密的天文觀測造成干擾，”他寫道，“（此外）太空望遠鏡還可以對整個天空進行巡視。”
在軌望遠鏡甚至還能探測近距恒星周圍的行星，克拉克對此很興奮，寫道：“地面設備根本無法企及。”我不能再等了。那時我在一家出版社貨運部門做暑期工，趁著打工的間隙，我在大張的牛皮紙上畫下了無數鉛筆草圖。我想象著這些太空中的眼睛會看到什么樣的情景——木星衛星表面的細節，球狀星團 M13 中心的樣子等——直到有一天被老板發現了，他警告我不要再浪費包裝紙。
如今，克拉克預言的軌道望遠鏡被稱作哈勃空間望遠鏡，自1990年投入運轉。這架望遠鏡拍攝了精湛的全色圖像，不僅把我在粗糙的牛皮紙上所畫下的景象紛紛揭示了出來，還發現了幾百個出人意料的天體。我為本書挑選了 300 多幅“哈勃”所拍攝的最佳影像，這件工作真是讓人愉悅。其中的許多圖片從未在科學期刊以及學術出版物之外的地方露過面，還有一些則是在2012—2017年春季空間望遠鏡研究所最新公布的圖像。所有圖片都附有文字說明，為這段壯美的閱讀之旅領航。
“哈勃”是一座非凡的望遠鏡，這本《“哈勃”的宇宙》則是對它所取得的驚人成就的禮贊。來享受這一旅程吧！
——特倫斯·迪金森
第一章 “哈勃”的宇宙
哈勃空間望遠鏡是美國國家航空航天局大型天文臺計劃的旗艦項目，是人類歷史上最雄心勃勃、最具傳奇性，同時也最叩人心弦的科學嘗試。“哈勃”回報給我們的是無價之寶——它向我們揭示了宇宙。
1990 年，“哈勃”發射入地球軌道之前，關于空間望遠鏡可能會發現什么，眾說紛紜。“哈勃”團隊的科學家至少都贊同一點：如果空間望遠鏡所看到的只是我們預期的景象，那只會讓人覺得很沒意思。
“哈勃”的首要任務是測量宇宙的膨脹速率、尋找遙遠的星系、以及測定星系際空間里的化學成分。但是，所有人都希望，“哈勃”最重要的發現應該是解答天文學家不知該如何提出的問題，幫助我們尋找甚至自己都無法相信的天體。
然而，沒有人能想到，“哈勃”所拍攝的深空照片會如此美麗，令人嘆為觀止。也沒有人想到，“哈勃”所獲取的影像具有深刻的內在美，能吸引一整代人，讓它成為舉世公認的“宇宙壯麗圖景”的代名詞，仿佛為我們創造出了一雙凝望宇宙的新眼睛。宇宙影像如水晶般清晰，將我們潛意識中的三維宇宙變為現實。圖像的細節如此清楚鮮活，讓觀看者置身于深不可測的輪廓里，沉醉在罕見鮮亮的奇妙幻境中。
“哈勃”的影像極其清晰，令人瞠目結舌，那是因為它位于地球湍動的大氣層之外，不受星光擾動的影響（這也是星星在漆黑的夜空下看上去閃閃爍爍的原因）。要是人眼像“哈勃”一樣靈敏，就能在紐約看到東京上空飛舞的一對螢火蟲。“哈勃”的超級視力為我們展示了宇宙中人類前所未見的地方。
“哈勃”圖像所呈現的是遠在晴夜繁星之外的另一個宇宙——一個充滿奇異天體、劇烈爆炸和毀滅性撞擊的世界，一個從未被發現過的國度：一個星系闖入另一個星系；恒星爆發出氣體、塵埃和光的烈焰；新生恒星射出配件形狀的氣體噴流，向宇宙宣告它們的誕生。
無邊無際的黑色天幕中上演著一系列超越想象的劇情。
一幅“哈勃”快照就足以描繪出宇宙的美妙、神秘和壯觀，從天體的劇烈活動到預測天象的變化，各類圖像美不勝收。它們已經成為“哈勃”的標志，影響力深遠，代表著永恒。從咖啡杯到時代廣場的廣告牌，再到科幻電影的場景，“哈勃”圖像無處不在。
“哈勃”拍攝的圖像沒有國家、政治、意識形態的界限，所以它的視野中沒有語言和文化的壁壘。這些圖像既宏大又謙遜，觸動了老老少少，提醒世人，在這個充滿未知的浩瀚宇宙中，我們所生活的世界不過只是一葉扁舟。只要宇宙中發生了什么趣事，人們就都期待哈勃空間望遠鏡能去一探究竟。
伽利略發明了第一架 30 倍望遠鏡，將它指向天空，看清了銀河中的恒星、圍繞木星的衛星，發現了地球繞日轉動的鐵證。自此以后，“哈勃”成了天文學界的弄潮兒。它的研究領域涵蓋了幾乎所有深空天文學的前沿項目，其中包括搜尋遙遠的超新星，從而探測暗能量；探索星系質量與其中央黑洞質量之間的顯著關聯；研究大爆炸后幾億年內的星系形成；
發現行星大氣層中奇怪的暫現事件；探索那些圍繞其他恒星運轉的行星上與生命相關的化學問題。
通往群星的崎嶇道路
哈勃空間望遠鏡的大小和公共汽車相當，重達 12 噸。自 1990 年發射以來，它已經對超過 38,000 個天體進行了 100 多萬次的觀測，積攢了 50 多萬幅圖像的數據資料。它所收集的天文數據相當于大約 5 千萬本書，幾乎是美國國會圖書館館藏的 5 倍。
“哈勃”每年繞地球轉 5,000 多圈，總路程超過 50 億千米。要將空間望遠鏡的效率和性能發揮到這種程度并非易事。“哈勃”曾一次次身處災難的邊緣，又一次次重新振作，變得比之前更加強大。
文字紙媒和電視紀錄片都曾將這一幕幕劇情搬到觀眾面前。“哈勃”的熱心支持者就像西部片里的騎兵，紛紛用自己的智慧和影響，挽救了這架空間望遠鏡。“哈勃”的開局并不順利。20 世紀 70 年代，由于美國國會預算削減，它的建造面臨不止一次的取消。天文學家們爭相去說服立法者，這架革命性的望遠鏡絕對物有所值。此外，它還是未來航天飛機極具魅力的載荷。事實上，早期的計劃要求這架空間望遠鏡能夠經常性地從地球軌道返回地面以便升級和維修，然后再由航天飛機發射升空。
1983 年，美國國家航空航天局將這架望遠鏡命名為“哈勃望遠鏡”，以紀念 20 世紀初美國天文學家埃德溫·P. 哈勃（Edwin P. Hubble，1889—1953），是他在上世紀 20 年代發現，星系其實是由數十億顆恒星組成的遙遠的巨大系統。之后，他又利用星系測量了宇宙的膨脹速率。很難相信，在那個時代，為了建造 2.5 米的胡克望遠鏡，要用騾子沿著威爾遜山的小路把部件拉到山頂，而哈勃正是使用這架望遠鏡得到了發現。他想象不到，僅僅三代人之后，就會有一架大小與之相當的望遠鏡飛行在地面之上 550 千米的地方。
1986 年“挑戰者”號航天飛機失事后，把大型望遠鏡送入太空的進程陷于停滯。“哈勃”本是“挑戰者”號計劃運送的下一個載荷，可是“挑戰者”號在 1986 年 1 月發射后爆炸解體了。于是，航天飛機復飛前，“哈勃”又在地面倉庫里躺了好幾年。
1990 年 4 月，航天飛機燃燒著普羅米修斯之火，將“哈勃”送進入環繞地球的軌道。然而，就在幾個星期后，工程師們開始疑惑“哈勃”傳回的圖像為什么不夠清晰。他們懷疑“哈勃”的 2.4 米主鏡沒打磨好，星光無法匯聚到一個尖銳的小點上，導致圖像模糊。
這真是莫大的諷刺！且不說空間天文臺耗資巨大，至少圖像清晰度應該比地面望遠鏡好上至少 10 倍。各種“今夜秀”、“晚間秀”的滑稽表演節目和政治漫畫都對此大肆嘲諷。憤怒的天文學家稱“哈勃”是科學史上最大的失敗。美國國會對此也大為不滿，美國國家航空航天局的未來岌岌可危。
不過，讓天文學家多少有點釋懷的是，就算“哈勃”的圖像有點模糊，那也比地面望遠鏡看到的清楚。此外，計算機算法可以大幅降低圖像的模糊程度，使其邊緣銳化，只不過有些光線受到影響，不得不被棄用。這也算是為了彌補圖像清晰度付出的代價吧。不過，“哈勃”原本的設計初衷就是要觀測極為暗弱的天體，損失光線確實讓它的觀測能力大打折扣。
3 年后，宇航員為“哈勃”安裝了一個精巧的光學改正裝置，終于修復了這個問題，為后續 1997 年、1999 年、2002 年以及 2009 年的航天飛機維修和升級任務打開了大門。能為地球軌道上的空間望遠鏡服務，這稱得上是航天飛機取得的最偉大成就。
每次執行軌道任務時，宇航員都會帶著長長的待辦事項清單，更換一系列已經失靈或者老舊的硬件，其中包括用于控制望遠鏡指向、但又常出問題的陀螺儀。不過，最重要的是，“哈勃”的科學儀器——照相機和攝譜儀——可以常常升級。這些尖端技術表現優異，讓“哈勃”在過去的 20 年里一直保持高產。截止到 21 世紀初，哈勃空間望遠鏡的性能已經遠遠超出最初設計者的想象。
然而，好事多磨。2004 年“哈勃”面臨著提前退休的境地。時任美國國家航空航天局局長的肖恩·奧基夫（Sean O'Keefe）取消了“哈勃”升級維修計劃內的最后一次任務，因為“哥倫比亞”號航天器發生悲劇事故，在美國得克薩斯州上空解體，7 名宇航員罹難。
理性告訴奧基夫，相比于當時航天器唯一絕對安全的任務——往返國際空間站，升級維修“哈勃”的任務太危險了。
誰知，公眾強烈反對棄用“哈勃”，輿論勢不可擋。這架望遠鏡不僅是一個人人愛戴的太空設備，它更是我們的宇宙使者，讓我們擁有探索宇宙最根本問題的能力。拋棄“哈勃”的想法令人震驚，就像當初把原本是太陽系九大行星的冥王星降級成矮行星的消息一樣。
“哈勃”是“人民的望遠鏡”。
2006 年，美國國家航空航天局新局長邁克爾·格里芬（Michael Griffin）上任，重啟了最后一次“哈勃”升級維修任務。2009 年，除卻眾多修理工作，還給“哈勃”安裝了一臺迄今為止最強大的空間照相機。從此，“哈勃”的性能躍入更高的境界。
宏偉的大教堂彰顯著上帝的榮光；大金字塔昭示著對死亡的恐懼；中國的長城是終極防御的要塞；巴拿馬運河是全球運輸史上恰逢其時的革命。哈勃空間望遠鏡也在歷史教科書中留下了濃墨重彩的篇章，它代表了人類最純粹的好奇心，值得被永遠銘記。
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