1609 年，伽利略首次把他的小型望遠鏡指向夜空，進而發現了木星的衛星、銀河系中的恆星，還發現了金星和月球一樣有著陰晴圓缺。而在此之前，人們對宇宙所有的了解都來自於肉眼的簡單觀察。這位義大利天文學家開啟了一場天文學的革命。

在接下來的幾個世紀裡，人們發明了更大更先進的望遠鏡。

天文臺通常建造在偏遠的郊區或山頂上，以避免人口密集區的光汙染影響到科學家觀測暗淡的天體。即使地面的選址已經如此小心翼翼，包圍地球的大氣層，仍然如一塊不斷翻騰的由氣體和塵埃組成的毯子，干擾著天文觀測。

不過，1990 年，隨著哈勃空間望遠鏡（以下簡稱哈勃望遠鏡或哈勃）的發射，天文學家們終於在太空中有了一個主力望遠鏡，能夠遠離地球大氣層的干擾。

1990 年 4 月 24 日，哈勃空間望遠鏡隨著“發現號”太空梭進入太空後，被放在距離地球表面 550 公里的軌道。在那兒，在最原始的黑暗太空中，它開始了歷史上最成功和最令人興奮的科學任務之一。

哈勃望遠鏡的記錄令人印象深刻。它已經行駛了 48 億公里、環繞地球轉了將近15 萬圈，還拍攝了超過 50 萬張照片，其收集的資料相當於 5000 萬冊書籍的內容。它的探測範圍從太陽系延伸到了人類目前已知的宇宙邊緣。

它對天文學的每個領域都產生了重大影響。

而且，30 年來，哈勃仍堅守在崗。

哈勃望遠鏡就像一臺時間機器，將我們帶回到 138 億年前的宇宙早期，並揭祕了那個動盪的時代。當時的宇宙充滿了猛烈的爆炸，災難性的天體碰撞，以及氣體和塵埃在形成新星時產生的火焰風暴。一路上，它拍下了令人驚歎的深空景象，把我們帶入了一個令人敬畏、混亂和神祕的宇宙。哈勃望遠鏡引領我們跨入了一個新的天文黃金時代。

哈勃是誰？

就像以他的名字命名的哈勃望遠鏡一樣，埃德溫·哈勃（EdwinHubble，1889—1953）讓我們重新理解了宇宙以及我們在宇宙中的位置。哈勃年輕時在體育方面表現出色，但他潛心數學、法律和天文學。獲得天文學博士學位後，他去了美國加利福尼亞州的威爾遜山天文臺工作。當時，大多數天文學家都認為整個宇宙——我們用肉眼和最先進的望遠鏡所能看到的一切——都包含在銀河系中。

哈勃使用當時世界上最大的望遠鏡——2.54米的胡克望遠鏡進行了長期的觀測，通過研究它拍攝的照片，哈勃發現銀河系以外還有其他星系，而且它們正在彼此加速遠離。這催生了宇宙大爆炸理論，該理論推測宇宙開始於一個單一的點，然後伴隨著能量和物質的巨大爆炸而不斷膨脹。

哈勃空間望遠鏡早期危機

哈勃望遠鏡的成功之路並不是一帆風順的。就在發射的幾周後，哈勃發回的影象模糊不清。這是一個巨大的失誤——遠端望遠鏡的主鏡形狀不對。這就像戴上了一副不符合近視度數的眼鏡，讓人視力模糊。雖然計算機程式可以修復大部分的模糊圖案，但前提是拍攝到的影象必須足夠亮，這樣哈勃就很難觀測那些闇弱的天體。三年後的1993 年，宇航員乘“奮進號”太空梭到太空中給哈勃望遠鏡安裝了矯正光學系統，才解決了這個問題。

1997 年，在一次哈勃望遠鏡的維修任務期間，一名宇航員在安裝新裝置前移除了一臺光譜儀（一種將光線分解成光譜的儀器）。哈勃望遠鏡長 13.2米，相當於一輛大型校車的長度；重 10900千克，相當於兩隻成年非洲大象的重量。它的主鏡直徑為 2.4 米，是哈勃望遠鏡在太空中的眼睛。它還有兩個翼狀太陽能電池板，負責收集太陽的能量，然後將其轉換為電能給哈勃供電。哈勃望遠鏡繞地球一週約 97 分鐘。

哈勃望遠鏡的非凡成就

①哈勃已經找到了僅距大爆炸 4.5 億年的天體，這極大地幫助了科學家們了解宇宙是如何演化的。

②天文學家已經利用哈勃確定每個大型星系的中心都有一個超大品質黑洞，並且，星系中央的恆星凸起（核球）越大，這個黑洞的品質就越大。

④哈勃可以觀測距離更遠的天體，讓天文學家可以精確計算宇宙的膨脹速度及其年齡（138 億年）。

⑤可能我們什麼都看不到，但暗物質確實存在。因為在宇宙中，暗物質的引力扭曲了來自遙遠星系的光。在哈勃望遠鏡的幫助下，天文學家繪出了一張太空暗物質的分佈網路圖。

⑥埃德溫·哈勃發現宇宙正在向四面八方膨脹。哈勃望遠鏡觀測到現在的宇宙比其早期膨脹得更快。為加速膨脹提供動力的是一種神祕而無形的力量——暗能量。

圖 | 《哈勃空間望遠鏡 我們觀察宇宙的眼睛》-機械工業出版社

哈勃望遠鏡在太空中看得越遠，我們能接觸的時間就越早。例如，當哈勃拍攝一個距我們 7000 光年的物體時，它接收到的光其實已經用了 7000 年的時間穿越太空才到達哈勃的相機。所以我們看到的是這個物體 7000 年前的樣子。

上圖展示了地面望遠鏡在1990年（哈勃發射的那年）能觀測到的距離，以及哈勃望遠鏡在效能升級後的新成就。詹姆斯·韋伯空間望遠鏡（擁有哈勃七倍的聚光能力，它將更深入地觀測太空。這臺望遠鏡將具有哈勃望遠鏡缺乏的紅外視覺，這能使其捕捉到在大爆炸 2 億年後形成的恆星所發出的古老光線。它還會在離太陽相對較近的恆星周圍尋找可能具備生命存在條件的行星，並研究太陽系的演化過程。韋伯望遠鏡目前計劃於 2021 年發射。）將為我們帶來下一個偉大的飛躍。

當哈勃望遠鏡升空時，我們究竟能看到些什麼？

這兩幅來自哈勃望遠鏡的影象可能被看作兩個完全不相關的天體，但它們都是礁湖星雲的“肖像”，該星雲是一個距離我們 4000 光年遠的巨型恆星搖籃。為什麼它們看起來如此不同呢？因為左邊的照片是在可見光波段拍攝的，而右邊的照片是在近紅外波段拍攝的。

哈勃望遠鏡是一個厲害的多工處理者。為了得到名為 NGC1512 的棒旋星系的壯觀影象，它用了三個科學儀器在紫外光、可見光和紅外光等不同的波段對天體進行單獨曝光，它們分別是是暗天體照相機（FOC）、第二代廣域和行星照相（WFPC2）以及近紅外線照相機和多目標分光儀（NICMOS）。在紫外線影象中，年輕熾熱的恆星成環狀包圍著中心。天文學家通過在不同的波段分析同一個天體，就能得知有關其化學組成和年齡的更多資訊。

NGC1512 中心的影象是由上面的七張哈勃望遠鏡拍攝的影象合成的，看起來就像一個鑲嵌寶石的金罐。圍繞星系主盤的亮粉色斑塊是新生的星團。NGC1512 距離我們 3000 萬光年，是銀河系的鄰居。

棒旋星系 NGC1512

1994 年 7 月 16 日到 22 日，舒梅克 - 列維 9 號彗星的 20 個碎片在與木星碰撞時爆炸，並在這顆巨大的行星上留下了黑色的“瘀傷”，如以下兩張圖片所示。天文愛好者們可以用自己的望遠鏡觀測這個場景好幾周。這種千載難逢的混搭被哈勃空間望遠鏡記錄下來了。在左圖靠下的雲帶中，可以看到橢圓形的大紅斑，不過近年來哈勃望遠鏡發現，比起紅色的橢圓形，它更像橙色的圓形。

哈勃望遠鏡的近紅外視野跨越 27000 光年，穿透重重星際塵埃，拍攝到了銀河系的中心。像繁華城市的鬧市區一樣，銀河系的中心也非常擁擠。下圖中的亮藍色星是前景星（處於觀測者和觀測物件之間的恆星）。紅色的星星被塵埃籠罩。濃密的氣體和塵埃雲的輪廓在背景恆星的襯托下被勾勒出來。銀河系的中心有一個超大品質黑洞，這是一個引力場非常強的空間區域，任何物質都無法逃逸。一個由 1000 萬顆恆星組成的稠密星團環繞著這個黑洞。

哈勃望遠鏡拍攝了許多壯觀的景象，記錄了銀河系中那些最明亮、最年輕和最古老的恆星的誕生、成長和死亡。它幫助我們更好地了解銀河系。

絢爛的星雲畫廊

壯麗的星系畫廊

隨著哈勃空間望遠鏡的發射，我們進入了一個新的探索時代。像早期無畏的Explorer在地球上未知的海域航行，並且永遠地改變了我們對世界的認知一樣，哈勃望遠鏡向我們展示了宇宙中人類從未見過的地方。

138 億年前發生了一場災難性的爆炸，然後我們的宇宙就誕生了。從那時起，宇宙就開始從爆炸的那個點往外膨脹。我們向太空中看得越遠，我們看到的物體就越古老。哈勃望遠鏡凝視著宇宙深處，捕捉到了宇宙年輕時的照片。當時，宇宙中密集的物質就像街機遊戲中的彈球一樣被推來推去。那是一個動盪、混亂的時代。

如果俯視一個微型宇宙，我們能看到的、能用手捧起來的一切——星系、星雲、恆星、行星、氣體和塵埃——加起來只佔宇宙的 5%。剩下的 95% 是暗物質和暗能量，它們是肉眼不可見的。根據它們對宇宙中可見物質的影響，天文學家確定了它們的存在。正如我們在地球上看不到重力，但我們能根據重力對物體的影響而確定其存在。比如，把球扔到空中，它又會掉下來。暗物質和暗能量是宇宙中最大的謎團之一。

哈勃空間望遠鏡因其在深空探索中展現出來的強大能力，成為我們探索宇宙起源與歸宿的珍貴夥伴。