近视|哈勃天文望远镜维修的那些事儿：上天就变近视眼，坏了踹两脚
引言
不知不觉 ， 哈勃太空望远镜已经成功升空30年 ， 在此期间 ， 哈勃望远镜不仅仅是一台太空望远镜 ， 能够带给人类以众多宇宙星空的美图 ， 它还真实改变了人类对宇宙的认知和视角 ， 彻底改变了人类看待宇宙的方式 。
本文图片
NASA在1968年制定了轨道空间望远镜发展计划 ， 哈勃望远镜从设计蓝图的变更到不断推迟发射上天 ， 从立项到拍摄获得第1张照片 ， 中间经历了25年 。 原定设计的使用寿命为15年 ， 然而目前哈勃望远镜已经超期长达30年 ， 依旧宝刀不老 。
本文图片
发现号升空 ， 把哈勃望远镜送入轨道
但哈勃望远镜从发射升空以后就麻烦不断 ， 经历了多次太空维修 ， 可谓是命途多舛 。 今天就带你来看 ， 哈勃望远镜最有意思的两次维修经历 。
本文图片
哈勃望远镜
刚上天就变近视眼 ， 哈勃望远镜眼镜戴起来 。
哈勃望远镜以著名天文学家哈勃而命名 ， 就像一个太空天文台 ， 运行在距离地球600公里的轨道上 ， 排除了地球大气的干扰 ， 它仅以 2.4米的口径就已经可以观测到100亿光年之外的遥远天体 。
作为一台光学望远镜 ， 哈勃望远镜观测光的范围与人类视觉范围比较一致 。 这个人类迄今为止制造的最复杂和精密的天文仪器 ， 看来就是像是一个大圆柱子 ， 长达13米 ， 直径4米 ， 其中最重要的当然就是它的眼睛 ， 前端那口径为2.4米的主镜面 ， 来拍摄超高分辨率的太空图像 。
本文图片
哈勃望远镜
1990年4月24号 ， 发现号航天飞机将哈勃望远镜送入了既定轨道 。 此时 ， 地球上的科研人员急切期待着哈勃传回壮观而瑰丽的图像 。 但出人意料的是 ， 哈勃传来的却是模糊不清的图像 ， 原来 ， 花费几十亿美元送到天上的哈勃望远镜竟然是个“近视眼” 。
【近视|哈勃天文望远镜维修的那些事儿：上天就变近视眼，坏了踹两脚】经过调查发现 ， 原来由于制造产商的低级失误 ， 导致哈勃望远镜那直径2.4米的大眼睛近视了 。 其镜面边缘打磨的过平 ， 比需要的位置偏差2.2微米 ， 虽然这个尺寸只有人类头发宽度的1/50 ， 但足以影响光线的正常聚焦 ， 导致的球面偏差大大降低的观测图像的分辨率 。 这台世界上最大最昂贵的太空望远镜 ， 现在突然变成了近视眼 ， 几乎成为废物 。
除了光学公司的制造问题 ， NASA自身也存在着品质管理和核查的责任 。 把一个近视眼的太空望远镜发射升空 ， 让几十亿美元打了水漂 ， 面对来自各方的质疑和嘲讽 ， NASA承受了极大的压力 。
本文图片
太空维修
亡羊补牢 ， 未为迟也 。 NASA在分析哈勃失败原因的同时 ， 也启动了各种解决和补救方案的征集 。 所幸哈勃望远镜从设计之初 ， 就是一个可升级的天文台 ， 宇航员可以通过舱外的太空行走 ， 对其进行设备更换和重要维修 。
哈勃的近视眼主要是镜面的问题 ， 这个大家伙无法拆卸 ， 基本也就无法进行更换了 ， 有这功夫又可以重新打造一台新哈勃了 。 NASA想到的解决方案就是 ， 尽然哈勃望远镜近视了 ， 那就给它装个”近视眼镜” ， 方法听起来貌似很简单 ， 但实际上对“眼镜”的制备与调试 ， 太空维修任务的难度都是难以想象的 。
本文图片
为了实现让哈勃开眼的目标 ， 1993年12月 ， 美国实施了太空史上维修风险最高 ， 投入最大的维修活动 。 宇航员要进行多次出仓维修 ， 利用控制机械臂固定住哈勃望远镜 ， 给它带上了光学矫正系统 。 最终效果还真不错 ， 近视眼的哈勃带上眼睛以后 ， 秒变火眼金睛 。
本文图片
创世之柱为了能够真
为了利用这台强大的太空望远镜 ， NASA对哈勃望远镜进行了多次大规模的维修 ， 大致以三年为一个周期进行维修 ， 主要是更换电池 ， 升级图像采集和信号处理系统 ， 为哈勃配备了最好的设备 ， 使它一直保持在最佳的状态 。
哈勃上陀螺仪不好使了 ， 怎么办？拍几下加踹两脚 。
对哈勃望远镜上的陀螺仪进行维修和更换 ， 也是宇航员最重要的任务之一 。 为了获得稳定的图像 ， 哈勃望远镜上装备了6个陀螺仪 ， 只需要其中3个正常运行 ， 就可以保障哈勃的运转 。 2009年5月 ， 亚特兰蒂斯号航天飞机上的宇航员对哈勃望远镜上做了最后的一次大修 ， 把上面的6个陀螺仪全部更换 。
本文图片
陀螺仪
时间到了2018年10月 ， 三个一直使用的陀螺仪也大限将至 ， 其中一个陀螺仪开始失效 ， 不知道什么因素阻碍了它的旋转 。 地面控制团队就试图启用备用陀螺仪 ， 谁知道 ， 放了十来年的备用陀螺仪竟然拒绝访问 ， 这可怎么办呢？
我们日常都有一些经验 ， 小时候电视信号不好 ， 就拍上几下 ， 当电子产品除了问题 ， 最简单有效的方案就是重启大法 。
本文图片
老电视需要拍打
NASA的工程师也采用这样拍拍打打 ， 提提踹踹的方法 ， 首先他们对坏了的那个陀螺仪实施突然的断电 ， 在转速降下来以后 ， 在迅速通电 ， 重新高速旋转 。 这也就是重启大法 ， 可惜不好用 ， 坏了的陀螺仪还是不太正常 。
终极大法来了 ， 就是连拍带踹 ， 控制人员一方面调整哈勃望远镜的转向 ， 一边切换失效陀螺仪的状态 ， 这次奇迹发生了 ， 这种你拍一我拍一的简单粗暴方式竟然生效了 ， 哈勃望远镜又可以重新上线了 。
本文图片
詹姆斯韦伯望远镜
小结
哈勃望远镜已经升空30年 ， 最新的詹姆斯韦伯望远镜也会很快上线 ， 它能够比哈勃望远镜看到更远的地方 ， 可以观测到星系的成长与演化 ， 恒星的诞生与消亡 ， 行星和生命的起源 。
本文图片
恒星的诞生
但人类不会忘记哈勃望远镜 ， 它发布的那些瑰丽的太空图像早已经成为人类生活的一部分 ， 无论是在杂志上还是在电视上 ， 这些惊人的太空图像大部分来自于哈勃望远镜 ， 哈勃望远镜留下的文化遗产 ， 丝毫不亚于它的科学贡献 。
推荐阅读
- 爱德温·哈勃|科学家怎么知道宇宙有多大？哈勃第一个探测到银河系外还有星系
- 近视手术|近视800度如何选择近视手术方式？其实不难！
- 望远镜|我国也有空间望远镜了！视角场超哈勃300多倍，有望在2022年发射
- 近视|因为不懂近视，几十年来我们的预防都错了
- 眼底病|眼底病高血压近视白内障，“拍张照片”就可准确诊断
- 调节力|为什么说调节痉挛会引起视疲劳和加重近视？
- 毕宏生|毕宏生代表：近视防控要关口前移 三岁开始指导干预用眼行为
- 视网膜|小伙坐趟过山车，视网膜“玩脱”了！高度近视的你，要知道这件事
- 近视激光手术|如何做好一场近视激光手术？医生技巧和检查评估都是重点
- 近视激光手术|听说近视激光手术风险很大，这手术到底还能不能做？