空間和地面裝置各有所長，所以都需要。不同的科學目標，需要不同型別的觀測。

　　舉例來說，要研究一顆變星的光變曲線，並不需要太大的望遠鏡，重要的是長時間監測。這種工作 1 米的地面望遠鏡就可以做，用空間望遠鏡就顯得太浪費了。

　　空間的優點，是沒有大氣，

　　沒有大氣，可以在大視場內得到高解析度的影象。光學理論上，解析度決定於望遠鏡的口徑大小。但是當口徑超過一定尺度，理論解析度就小於大氣抖動帶來的影響。因此，地面上的望遠鏡如果不對大氣抖動進行改正，就受限於大氣抖動造成的像元彌散效應。在地面上最好的臺址，解析度極限是 0.5 角秒，而哈勃望遠鏡的解析度可以小於 0.1 角秒。

　　沒有大氣，很多被大氣阻擋的電磁波，就可以看到了。地球上只能在光學，近紅外，亞毫米，射電波段進行觀測。X-ray, gamma-ray, 紅外，紫外的觀測，幾乎只能在空間進行。

　　那麼地面的好處是什麼呢?最主要是可以把望遠鏡建的很大。這就提高了望遠鏡收集光線的能力。更大的望遠鏡口徑，可以觀測到更闇弱的天體。而且同樣的口徑，地面的望遠鏡更便宜，更容易修理。更容易升級從而保持更長的使用壽命。

海盜河馬，河馬老師

　　我在剛讀大學本科的時候，也曾經想過，是不是把全人類的力量集中起來，建造最牛逼的望遠鏡，就可以了?後來，以為資深的前輩說了一句話，我受益匪淺，他說：

　　任何一臺望遠鏡，無論口徑大小、視場多少、怎樣的結構，都有它特定的用途。任何一臺望遠鏡，善加利用，都是最好的望遠鏡。

　　這句話猶如醍醐灌頂，讓我如痴如醉。

　　1. 地面愛好者手中的小望遠鏡

　　通常是雙筒、小折射、小牛頓是反射望遠鏡，口徑在幾公分到幾十公分之間。這類望遠鏡特別適合目視觀測。我們看看月亮的環形山，看看木星和土星環，看看火星或是金星相位，都是非常好的選擇。要是拿天文臺的米級望遠鏡看土星環，或是用空間望遠鏡看月亮，那是不可想象的。所以這類小望遠鏡，是教學、科學傳播、學習過程不可缺少的。

　　2. 地面中小型望遠鏡

　　比如國內天文臺的很多幾十公分的、一米、兩米這個口徑的望遠鏡

　　通常用於科研觀測，基本上小口徑的用來做測光，大一點用來拍光譜。測光望遠鏡很多都是針對光變的研究，對準一個天區不停地拍攝，看這批星的亮度起伏。從裡面可以找到變星、雙星等東西。而這樣的工作，是非常消耗時間的。空間望遠鏡如此寶貴，不可能拿來做這件事。

　　拍光譜的望遠鏡放在地面上是早有傳統的。因為要把星光分解為光譜，需要一種後端裝置叫光譜儀。如果需要比較高解析度的光譜，高精度的和高色散的光譜儀，往往非常沉重。比如國家天文臺 2 米望遠鏡的高解析度光譜儀，位於望遠鏡的樓下，要單獨放一層。LAMOST 作為 4 米望遠鏡，光譜儀更是巨大，16 臺光譜儀放在單獨一層樓裡。這些光譜儀重量大，且需要儘可能高的穩定，用空間望遠鏡不太現實，火箭載重成本太高。

　　3. 地面大型望遠鏡

　　比如夏威夷的 10 米 Keck 望遠鏡，或者 Subaru 的 8 米望遠鏡這個級別的，當然還要算上正在建設中的 TMT30 米望遠鏡等一系列下一代大望遠鏡。這些傢伙口徑巨大，在裝配自適應光學和主動光學技術之後，成像質量不亞於空間望遠鏡，並且有著巨大的通光面積和比空間望遠鏡低得多的成本，以及比空間望遠鏡長得多的壽命。

　　山頂上的望遠鏡，出了問題，分分鐘進行更換和修補。Keck 的六角形鏡片定期拿下來清洗。空間就不好辦了，修補是極難的。即使不出任何問題，在空間環境裡，壽命也是不行的。單舉一個例子來說：在高強度的輻射環境下，計算機是會產生奇怪的錯誤訊號的。

　　4. 空間望遠鏡集中吐槽

　　任何事都是有代價的。空間望遠鏡的好處是沒有 seeing(大氣抖動)和夜天光干擾(地面的人造光源)，沒有大氣吸收和遮蔽(可以觀測可見光和射電以外的其它波段)。所以我們必須承認，對於伽馬射線、X 射線、紫外、遠紅外等波段，空間望遠鏡是具有壟斷地位的，地面啥也看不見。

　　但對於可見光來說，空間望遠鏡雖然有優勢，可是代價也是昂貴的。

　　對於射電波段來說，發射空間望遠鏡就是純粹沒有必要了，所以只有地面射電觀測。

繞地球一天當然需要一天！不過我猜測你實際上問的是繞地球一圈要多久？答案是大約90分鐘，而這可以用開普勒第三定律很簡單地計算。

開普勒第三定律的表達是，有兩個物體在相互的引力下繞轉，令a和T分別是繞轉的半徑（如果是橢圓軌道，就是半長軸）和週期，那麼必然有：a³/T²=k，k是開普勒常數，和兩個物體的質量有關。如果其中一個物體的質量很小，那麼小質量的物體就繞那個大質量的物體運動，大質量的物體近似靜止，這時候k就只由那個大質量的物體決定。比如對於地球繞太陽的運動，就可以忽略地球的質量只考慮太陽的質量，而對於月亮繞地球的運動，就可以忽略月亮的質量只考慮地球的質量，衛星繞地球的運動當然更可以忽略衛星的質量只考慮地球的質量。因此，對於月亮和衛星繞地球的運動，k的數值是一樣的，因此a³/T²（月亮）=a³/T²（衛星）。

月亮繞地球一圈的週期T(月亮)大約是28天，月亮距離地球中心的距離a(月亮)大約是38萬公里。對於低軌衛星，比如空間站和哈勃天文望遠鏡，它們距離地面的高度是幾百公里，和地球的半徑大約6千4百公里相比可以幾乎忽略不計，所以對於所有低軌衛星都可以假設a(衛星)等於地球的半徑。因此，利用上面的公式，我們可以得到低軌衛星的週期是大約90分鐘。

利用同一個公式，我們也可以方便地計算地球同步軌道的衛星高度。地球同步軌道也就是軌道週期是1天，這樣由於地球的自轉週期是一天，衛星相對於地球上的物體就近似靜止，這樣就得到衛星距離地球中心的距離大約是4.1萬公里，考慮到地球的半徑，那麼地球同步軌道衛星的高度大約是3萬5千公里，和精確計算得到的3萬6千公里很接近。我們可以看到，同步軌道衛星真的很高，大約是地球的半徑的5倍！

這樣我們只是利用了月亮繞地球一圈是28天、月亮距離地球的距離大約39萬公里以及地球的半徑大約是6千4百公里這幾個簡單的數，就可以根據開普勒第三定律計算衛星繞地球的週期和同步軌道衛星的高度了。科學是不是很有意思？

按照維基百科以及NASA官網的相關資料，哈勃太空望遠鏡的軌道高度為559 千米，在軌速度為7500 米/秒，在低地球橢圓軌道上約96至97 分鐘繞地球一圈。哈勃空間望遠鏡繞地球一圈的時候也處於不斷觀測拍攝中，我們經常聽說的是曝光時間，哈勃空間望遠鏡為了拍攝某個遙遠的天體，常常盯著一個地方不動拍攝，長時間的曝光也創造了優秀的可見光影象。哈勃空間望遠鏡到目前為止已經服役了27年之久，從1990年4月發射升空至今，依然處於天體觀測的前沿領域。哈勃的軌道高度達到500多公里，因此那次哈勃空間望遠鏡出現故障的時候，也只能透過太空梭對哈勃空間望遠鏡進行維修。

如今，太空梭已經退役，如果哈勃再出現故障，那麼就等於報廢了。載人飛船不具備在空間中開啟艙門的能力，宇航員也不具備從載人飛船出艙的能力。維修任務只有太空梭可以，因此如果空間望遠鏡出現故障，那麼只有靠自身進行軌道調整。美國宇航局開普勒系外行星探測器出現故障的時候導致一個反作用輪無法使用，美國宇航局就使用太陽光壓驅動，讓光壓效應來取代反作用輪。明年，美國宇航局的詹姆斯韋伯望遠鏡將升空，科學家希望的就是望遠鏡正常工作，如果出現故障，那麼這具88億美元造價的望遠鏡就要廢掉了，畢竟太空梭退役之後，人類少了搭載龐大儀器、超尺寸物體進入太空的能力。