哈勃望远镜传奇：飞行45亿公里

航天 · 2016-10-31 15:04:13

2009年5月17日，宇航员开始修复哈勃望远镜上一个停止工作的成像摄谱仪和准备进行第四次太空行走。虽然这次维护任务的难度不大，但是维修过程并不顺利。　　从航天飞机传来消息，扶手上的一个螺丝出现了问题。宇航员需要查找设备在地面上的照片，看看到底用的是什么螺丝。他们有117000张照片的数据库可以查看，可以追溯到1996年，看看发射前设备到底是什么样的。　　如果这个问题不容易解决，地面上的工作人员就需要与1996年所拍摄的旧成像光谱仪进行对比了，而这些照片有17万多张。　　一台名为“成像摄谱仪”的设备，曾经为黑洞的研究做出很大的贡献，这是它第一次拍摄的黑洞照片，正是它证实了星系中心超大质量黑洞的存在。　　2004年8月这台成像光谱仪出现了供电问题，这使得它停止了工作。这次维修中，科学家研制了一种特殊的设备，换上它以后，哈勃的成像光谱仪就可以正常运作了。　　可是之前宇航员从未尝试安装过这些特殊的设备。这可是个精细活儿，宇航员要在保证安全的情况下，移除供电板上的110个小螺丝钉，换上地面工程师准备好的新低压电源板。　　为了这次维修，工程师们准备了三百多种特殊工具，他们不断地改进，希望这些工具可以尽量适应太空恶劣的环境，因为当太阳照过来的时候，温度会高达摄氏110度，而背向太阳时，温度又低于零下110度，大多数的电力设备要经过加工之后，才可以适应这样大的温差。　　在第四天的太空行走任务中，宇航员马斯米诺和古德在维修中遇到了一些麻烦，地面工作人员要根据他们发送到地面的图像，来决定应该用什么设备来替换旧的零件。　　在位于休斯敦的美国宇航局约翰逊航天中心里，地面控制人员高度紧张，工作人员24小时轮流工作，随时注意哈勃维修任务的一举一动。　　而在遥远危险的太空中，执行维修任务的宇航员们，他们的工作条件就更差了。比如出舱工作的宇航员，他们要连续不间断地在太空工作六七个小时，执行几千项操作，还不能出现任何一点儿失误——他们即便累了，也不能回飞船休息。四名航天员在五天的时间里面，完成了五次太空行走，每一次太空行走都在6个小时以上，劳动强度非常大。　　在漫长的工作时间中，宇航员的身体肯定非常疲惫，那么他们如何解决喝水、吃饭、上厕所的问题呢?　　饮食问题相对简单，舱外活动航天服里面有个饮水袋，而且还有一个条装食品，宇航员带着头盔，一低头就可以饮水了，或者是吃两口东西。但是不能大便，小便的话则使用尿不湿。　　在人们的想象中，在太空工作似乎是件很浪漫很享受的事，可真实的情况是：宇航员又饿又累，没有片刻休息时间。　　宇航员连续六七个小时在舱外活动，除了生活不方便，在工作中还有另一大苦恼——失重。在太空里，由于处于失重状态，什么东西都是飘着的，包括航天员自己。　　在维修哈勃太空望远镜的时候，宇航员着舱外航天服走出气闸舱的舱门之后，因为离要维修的地方还有一段距离，一般都是通过航天飞机上所带的一个机械臂，抓着航天员把他送到要维修的地方去，送到那之后，航天员身上有一个安全挂钩，也叫安全系绳，把这个钩子挂在哈勃太空望远镜外面的一些扶手上，这样才能保证航天员不会飘走。　　在哈勃望远镜第五次维修任务中，不仅宇航员自己要随时做好固定工作，手中拿的工具为了防止飘飞也要带着挂钩。另外，人处于漂浮状态不仅难以固定身体，而且行动异常迟缓，一般每秒钟才能挪移身体十厘米，如果要拆卸一颗螺丝钉，地面上用不了一分钟，可一旦到太空中操作，如果航天员缺乏经验，旋转的往往不是螺丝而是自己。 　　在宇航员和地面上的指挥员通力合作下，第四天的维修任务终于完成了。他们修复了哈勃望远镜上一个在2004年就停止工作的成像光谱仪，为哈勃望远镜更换了一个恒星追踪传感器。整个团队尽管有些疲惫，但仍然无法休息，因为明天还有更重要的任务。　　5月18日，宇航员最后一次太空行走，执行哈勃第五次维修任务：为哈勃更换一块电池和三个恒星追踪传感器，并安装不锈钢防护板，以减少太阳对望远镜的曝晒。　　到目前为止，电池已经在哈勃上工作20年了。近几年来，它们的储电量以及为哈勃供电的能力不断下降。更换新的电池组非常重要，要让供电能力恢复正常，确保至少能满足5年的任务期，当然期望会更长。　　专家介绍，如果一切顺利的话，这些电池可以让哈勃望远镜一直使用到2014年。另外，今天安装的恒星追踪传感器实际上也是一个辅助控制系统，它将帮助哈勃望远镜拍摄到更清晰的图片。因为电子元器件的故障，传感器性能一直在下降，事实上，它正在慢慢“死亡”，所以不得不进行更换。　　在17日的太空行走任务中，原计划6个小时完成的工作，结果耗费了8小时零2分才完成，不知道这最后一次太空行走又将何时结束。在茫茫太空中进行维修，宇航员们唯一的依靠和保障就是这身显得很笨重的航天服，它时时刻刻保护着宇航员的生命安全，同时保障他们能够连续8小时以上紧张地工作，所以舱外航天服是世界上最复杂、科技含量最高的服装，也是最昂贵的服装。　　就在舱外航天服提供的小环境中，宇航员格伦斯菲尔德和福伊斯特尔更换了一组蓄电池和精确导向装置，最后，还在望远镜外安设了不锈钢防护毯，罩住了防护性隔热层上因太阳辐射轰击而受损的部位。　　但是航天员没能回收旧的防护材料，只好任其在太空中飘远。好在这些材料不会对航天飞机造成危害。当天的太空行走共用时7小时零2分。　　2009年5月18日，当本次维修任务中的最后一次太空行走结束之后，地面指挥员们终于放松下来，不过想到这很可能是人们最后一次接近哈勃望远镜了，心情难免有些惆怅。　　美国东部时间5月19日早上8点，约翰逊航天中心的地面控制人员们正在相互庆祝，庆祝本次哈勃太空望远镜第五次在轨维修任务基本完成。　　19日早上8时57分，女宇航员麦克阿瑟用亚特兰蒂斯号上的机械臂将哈勃望远镜放开，预计哈勃望远镜将在三周后重新开始工作，继续它壮丽的探索之旅。在放开哈勃的关键时刻，地面控制中心所有指挥员都激动不已。有些人还特地准备了摄像机，打算拍下这难忘的画面。　　太空维修任务的主要工作基本结束了，而所有关心这次惊天大维修的人们长舒了一口气，此前最为担心的太空垃圾撞击事件并没有发生，这的确是一件很幸运的事。因为一旦太空碎片撞破了宇航员的舱外航天服，服装漏气泄压，压力泄完之后，就会使体液沸腾，直接威胁到宇航员的生命。　　1965年，俄罗斯航天员利昂诺夫在进行世界上首次太空行走时，他所穿的航天服在内外压力差的作用下，严重变形，由于服装过度膨胀，致使利昂诺夫差点挤不进舱门内，他出舱走了12分钟，回家进门却走了14分钟，险些遇难。　　两层楼高的哈勃望远镜，就像一辆竖立起来的公共汽车，然而这样庞大的设备却又是极其精密的科学仪器，部件繁杂而且不允许有半点安装失误，好在此时此刻，一切工作都结束了，执行任务中的艰难和挫折也成了珍贵的记忆。　　哈勃空间望远镜第五次维修任务的尾声——返航时间到了，但是5月22日一早，美国佛罗里达州就开始下雨，而且似乎没有转晴的迹象。　　为了宇航员和航天飞机的安全着想，肯尼迪航天中心的地面指挥员决定将降落推迟。但是天公不作美，佛罗里达23号的天气情况依然不乐观。　　最终，美国西部时间5月24日8时39分，亚特兰蒂斯号航天飞机载着7名宇航员安全降落在加利福尼亚州的爱德华兹空军基地。　　在宇航员们返航四个月之后，2009年9月10日，美国宇航局对外公布了维修后哈勃太空望远镜拍摄的第一批深空照片。图片是由新安装在哈勃上的广角照相机3号拍摄的，图片展示的是一个名为“NGC 6302”的行星状星云。从这只奇异的“太空蝴蝶”上，人们发现哈勃望远镜比以往拍摄得更加细腻清晰，这些看上去像蝴蝶翅膀一样的物质其实是恒星释放的热气和尘埃。这张照片是新修复的“哈勃先进巡天照相机”拍摄的，它将目光锁定距离地球近50亿光年的星系团“阿贝尔37”，揭示了这个星系团错综复杂的细节。　　哈勃再次重回探索宇宙的主战场，人们期待它能够帮助科学家做出更大的发现。　　在哈勃望远镜上天之前，全世界的科学家在许多科学领域中，数据是“私有”的。然而，哈勃望远镜的观测数据在一年之后，便向全世界开放了。　　哈勃空间望远镜这20年来，是一个开放性的科研设施。哈勃望远镜的开放政策，不但对后来的天文学研究影响深远，也塑造了哈勃望远镜的形象，奠定了它在全世界科学家中备受尊崇的地位。现在几乎所有的大型天文计划都会在项目运转的过程中，向公众公布数据，这个新的运转模式使得来自小的研究机构，或者发展中国家的研究人员，也能接触到全世界最好的观测数据。 　　在过去的20年当中，哈勃望远镜一共进行了80多万次天文观测，对2.7万个不同的天体，拍摄了大约57万张照片，从科学的角度讲，它是有史以来，单个望远镜取得的科学成果最多的。2010年4月，正值哈勃望远镜发射成功的20年，不仅在欧美，在中国，世界各地的天文爱好者和天文机构举办了各种活动来纪念它。在这些纪念活动中，人们又一次回味了这位大明星从一开始就遭受“近视眼”的重大打击，经历了挑战者号和哥伦比亚号航天飞机失事的负面影响，哈勃望远镜一次次遭遇危机，又一次次起死回生。　　比起人类的某些大明星，哈勃望远镜的故事毫不逊色，20年跌宕起伏的经历就像一部人生的传奇。　　在过去的20年里，哈勃空间望远镜已经累计飞行了大约45亿公里，这相当于海王星到太阳的平均距离。哈勃望远镜每月的轨道观测产生超过80G的数据，它在20年的观测中所产生的数据，足以填满2个美国国会图书馆。　　无论人们再如何挽留，哈勃的寿命也将在2014年左右结束，第五次维修任务中，航天员们为哈勃安装了新的对接系统。新对接装置将使哈勃能与带推进设备的无人航天器对接，当望远镜无力再开展观测时，美国宇航局打算利用无人航天器将其推落到太平洋中，这次维修哈勃的宇航员们，很可能是最后触摸哈勃望远镜的人了。　　来源：新华网

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