小星星,闪闪亮、闪闪亮,

我真想知道你什么样;

……

这首儿童们习诵的儿歌,生动地勾划出了美国宇航局(NASA)1986年发射空间望远镜的主要动机。由于大气的扰动,使得星光闪烁不定,即使在地球上最清静、最偏僻的地区也是如此。并且,包裹着地球的气体和水蒸气还会产生各种不同的散光,星光显得相当微弱。因此,即使在远离大城市或其它明显干扰的天文观测站,天文学者也不可能避开各种干扰和人为影响。他们几十年来一直梦寐以求从大气中完全解脱出来。大气包孕、维系了地球上的生命,但对天文研究来说却是一个巨大的障碍。

正因如此,空间望远镜应运而生。美国1986年的航天飞机飞行计划中就有一项把重约10吨的空间望远镜送往600公里高度的空间轨道上的计划。这样,我们实际观测到的宇宙体积将是原来的350倍。由于所能观测到的宇宙边界会得到极大的扩展,所以在迄今送往宇宙的科学装置中,空间望远镜已成为最为重要的观测仪器,它能接收到140亿光年之前所发生的现象之光。

空间望远镜在原理上几乎与十七世纪法国多才的物理学家卡塞格林所设计的反射望远镜相仿。即直径为2.4米的双曲面镜将光反射在直径为0.3米的第二镜上,第二镜使光径直返回到第一镜中心的圆孔中,再将光导向测定装置部位。第一镜是把二氧化硅玻璃固定在蜂巢状结构上组成的,约花了一年的制作时间。镜面研磨是由电子计算机控制的,保证了镜面的任何点同理论计算的形状偏差在20毫微米以下,是目前尺寸研磨得最精确的镜子。技术人员并以同样的高可靠性制造了80毫微米厚度的铝镀层和25毫微米厚度的镁保护膜。

空间望远镜的测定装置有一个高速测光器(能正确测量光的强度和时间变化)、二个分光器、二架摄像机。其中一个高分辨率分光器用来调查星间气体、爆发的银河及恒星所释放物质的物理性质、另一个分光器用于微光天体,测定类星体、彗星等化学成分及运动。二台摄像机的设计用于不同的研究,一台在广视野检测紫外线乃至红外线;一台用于微光天体,灵敏度极高,但视野只有另一台的四十分之一。

NASA的技术人员原曾有过在空间望远镜上配备人员操作的设想,但又马上否定了。从1986年准备发射的仪器精度来看,连人的心脏搏动也能使之产生明显的变化。因此,天文学者在准备好空间望远镜装置、编制好计算机程序之后,就能在地面上进行观测。

研究通过卫星系统传递来的信息。卫星传递系统已在二年前为了与航天飞机,特别是空间实验室之间的通信而建立。

空间望远镜与地面观测站不同,它不拍摄照片,而是通过高灵敏度的CCD(电荷耦合器件)来工作的。CCD由4片1.2厘米见方的硅片组成,每个硅片有800个像素。空间望远镜的“台座”上装有陀螺和跟踪星体的传感器,它们能以0.007角秒的精度精确地引

导望远镜,保证光轴长时间地对准30公里远处的目标,偏差小于1.0毫米。譬如,当望远镜对准29等星的时候,它的光轴一定会可靠地保持吻合10小时以上。用于这类操作的电力是由英国宇航空间(British Aerospace)制作的太阳能电池板供给的。

由于该计划的延迟及成本的提高,使得1977年美国议会首次认可的整个计划变得支离破碎。结果由NASA担负费用的85%,余下的16%由欧洲宇宙机构的各国承担。本来打算这架空间望远镜要在哈雷彗星出现期间内完成并投入运用,但目前估计要在1986年内才能完成发射(由于“挑战者”号的失事,可能还要推迟。——译者注)。与航天飞机不同,空间望远镜今后如何进行大修或更新的问题尚未解决。起先NASA曾设想使空间望远镜每隔五年回地面一次作彻底检修,但目前看来这个办法行不通。因此,必须要研究其他方法。

人类这一新的天文之眼与众多的地面望远镜相比、体积要小得多,还不到帕洛马天文台5米望远镜的二分之一。但信息的清晰度却远远地超过了后者。它具有在因地球大气吸收而无法观测到的波长区域也能“洞察”的独特优点。因此,观测到的天体要比目前最先进的观测装置所观测到的天体暗上50倍。譬如,通过观测远处银河中的各星体,能有助于解决关于银河距离的争论。并且,它还能无限地观测得到我们银河系中模糊不清的星之“死骸”。

空间望远镜还使得银河与类星体的研究远远超过了目前所知的范围。因为从这类天体射来的光产生于宇宙诞生的初期,所以也许能重新探求宇宙的起源。正因如此,宇宙论研究者和天文学者一样,都在为这令人瞩目的装置将带来的信息而兴奋。NASA的科学家们深信:到本世纪末、甚至在以后更长的时间内,空间望远镜将始终位于天文学的最前沿。

[《科学》[日]55卷]