解剖哈勃
时间：2020-12-08 20:03:06 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
与所有的望远镜一样，哈勃有一个长长的镜筒收集光线，并将其传送到“眼睛”对焦。哈勃空间望远镜有几种类型的“眼睛”，也就是各种仪器。
不同动物可以看到不同类型的光（如昆虫可以看到紫外线，而人类能看到可见光），哈勃空间望远镜能够观测到从天空洒下的各种光线。
哈勃空间望远镜支撑光学设备和科学仪器的镜筒用铝制成，外面镀了多层绝缘体。这些绝缘体使望远镜可以经受阳光和阴影之间的极端温度变化。镜片由玻璃制成，表面镀有纯铝（厚度为0.076微米）和镁氟化物（厚度为0.025微米），主镜直径2.4米，副镜直径0.3米。在工作中，光线从筒口进入哈勃空间望远镜，然后从主镜反射到副镜，副镜再把光线从主镜中心的一个小洞反射到主镜后面的焦点。焦点处有一些更小的半反光半透明镜子，将光线分散到各个科学仪器。通过观测天体的光谱，科学家便可得知该天体的不同属性。哈勃空间望远镜的工作原理更接近数码相机，它用电荷耦合器件（CCD）捕捉光线，而非摄影胶片。CCD将探测到的光线转换成数字信号，将其存储在望远镜上的计算机中，并发回地面。地面的工作站将这些数字信号转化成图像，就是你看到的这些令人震惊的图片。
星体或其他天体的光谱就像是该天体的DNA。特别的颜色告诉我们构成该天体的特别的化学成分，不同颜色的深浅则显示出各种成分的含量。为了分析光的构成，哈勃要将进入镜筒的光线分离开来。简单说，就是通过专门的设备，将不同波长的光投射到不同的位置，就像光透过棱镜产生彩虹一样。
除化学成分以外，光谱还可以告诉我们天体的温度和运动等有关情况。如果天体在运动，其颜色会向光谱的蓝端（表示正向我们运动）或者向红端（表示远离我们运动）移动。例如，M84星系中心的光同时存在蓝移和红移现象，这表明这块特定区域（距核心26光年的范围内）正以400千米/秒的速度旋转。天文学家计算得出，要引起这样的旋转，这个星系的核心处肯定存在一个巨大的黑洞（相当于约3亿个太阳的质量）。
星际气体和尘埃常常会遮蔽各种天体的可见光。不过，哈勃空间望远镜配置了三台多天体光谱仪传感器，可以透过星际气体和尘埃观测这些被隐藏的天体发出的红外光或热量。在可视图中，我们看到的是模糊不清的大团尘埃，而多天体光谱仪传感器却可以拍摄到云团里的星体。
由于对热量极为敏感，多天体光谱仪传感器必须放在一个约-196℃的大“保温瓶”里。起初，这个“保温瓶”用104千克的固态氮降温，现在是用一种类似冰箱的机器。
M84星系中心的红移和蓝移
哈勃空间望远镜的暗天体照相机在2002年3月被更换为先进巡天照相机，其光学清晰度是暗天体照相机的10倍，可以探测宇宙中最遥远的天体，搜索海量的行星，帮助科学家研究星系团的演化，甚至有助于绘制暗物质的分布图。它的预期寿命是5年，2007年1月因电池电量短缺不再工作。
哈勃还配备有三个定向和准确测量恒星具体位置、双子星分离和星体直径的精细导星传感器。其中两个用于引导望远镜瞄准并锁定目标，寻找视野范围内位于观测目标附近的“导向”星体。天体测量对行星探测起着重要作用，因为行星的公转会导致母星微微颤动（本刊2014年第1期《太阳系外的行星不好找》对此有详细讨论）。
哈勃空间望远镜在拍摄时必须一直锁定某个目标，这一过程可能要保持数小时，具体取决于观测者使用的仪器。别忘了，哈勃空间望远镜在以97分钟的轨道周期绕地球运行。因此，望远镜就像一艘沿海岸线在波浪起伏的海面上高速行驶的船，而它瞄准目标就像从这艘船上瞄准海滩上的一个小物体。为了做到这一点，哈勃空间望远镜配备了三个系统：陀螺仪——感应大小运动；反应轮——移动望远镜；精细导星传感器——感应细微运动。
科学仪器舱上的望远镜镜筒周围装有两台主计算机。一台与地面通讯以传输数据和接收指令；另一台负责操纵哈勃空间望远镜，同时还有各种内务操作功能。此外，还有备用计算机供紧急使用。哈勃空间望远镜上的每一台仪器都装有微处理器，可以移动过滤轮、控制快门、收集数据以及与主计算机对话。
哈勃空间望远镜利用一系列名为跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）的中继卫星与地面进行通讯。这个系统与国际空间站使用的系统一样。天体发出的光被哈勃空间望远镜捕获并转化成数据，然后送往轨道上的TDRSS，TDRSS再将信号传送到位于美国新墨西哥州的白沙地面接收站。接收站把数据传送到美国航空航天局的戈达德太空飞行中心，哈勃空间望远镜的操纵中心就设在那里。接着，这些数据由附近马里兰州巴尔的摩空间望远镜科学研究所的科学家进行分析。在多数情况下，命令会事先传达给哈勃空间望远镜，使其按观测计划运行，但在必要时也会进行实时指挥。
哈勃空间望远镜有一个支架，使光学设备、各种仪器及航天器系统各就其位。一个用石墨环氧树脂做成的桁架系统支撑着这些光学设备，材料与网球拍和高尔夫球杆类似。这个桁架长5.3米，宽2.9米，重114千克。
为了维持这个巨大的航天器正常工作，设计者给它配备了两块长12.2米的太阳能电池板。它们能够提供2400瓦的电力。当望远镜被地球挡住不能接收太阳光时，则由6个镍氢电池提供电力（相当于20个汽车电池的蓄电量，可以维持望远镜工作7.5小时）。当望远镜再次被太阳光照射时，太阳能电池板又会重新给电池充电。
