1.遥看宇宙
光学望远镜的放大倍数是指被观测物体的张角,在经过望远镜的光学系统后被扩大多少倍。比如1000米外一个1米大小的物体,肉眼直接观测时,其张角约为0.001弧度;用放大倍数为10倍的望远镜观察该物体,其张角为0.01弧度,相当于肉眼从100米外观察该物体。
放大倍数的计算公式如下:M=F/f, 其中M表示放大倍数,F表示物镜的焦距,f表示目镜的焦距。望远镜的放大倍数通常刻在镜身上,用倍数×物镜口径来表达。比如8×30,表示该望远镜放大倍数为8倍,物镜口径为30毫米。
一般的物镜
哈勃望远镜可以看到130亿光年以外的太空,它上面的广角行星相机可拍摄到几十到上百个恒星照片,其清晰度是地面天文望远镜的10倍以上。如果光是数字让大家很难真切感受到哈勃的厉害之处,那么我们可以通过这样一个例子感受哈勃。科学家介绍,哈勃的观测能力等于从华盛顿看到1.6万千米外悉尼的一只萤火虫。
哈勃太空望远镜
哈勃号太空望远镜镜筒的前部是光学部分,后部是一个环形舱,在这个舱里面,望远镜主镜的焦平面上安放着一组科学仪器;太阳电池帆板和天线从筒的中间部分伸出。
望远镜的光学部分是整个仪器的心脏。光线投射到主镜上的光线首先反射到副镜上,然后再由副镜射向主镜的中心孔,穿过中心孔到达主镜的焦面上形成高质量的图像,供各种科学仪器进行精密处理,得出来的数据通过中继卫星系统发回地面。
除了光学部分,望远镜的另外一个主要部分就是装在主镜焦平面上的八台科学仪器,分别是:宽视场和行星照相机、暗弱天体照相机、暗弱天体摄谱仪、高分辨率摄谱仪、高速光度计和三台精密制导遥感器。
这些科学仪器是为望远镜在最初几年运转期间所配备的。为了使太空望远镜能够充分利用最新技术成果,焦平面上的这些仪器设计成可作各种不同组合和更换方式。在望远镜工作期间,可以通过航天飞机上的航天员进行维修更换,必要时,也可以用航天飞机将整个望远镜载回地面作大的修理,然后再送入轨道。太空望远镜的寿命按设计要求至少15年,估计实际可达几十年。
宇航员出舱维修哈勃
太空望远镜在距地面500公里的太空上进行观测,不仅不受恶劣气候的影响,每天都可以进行观测,而且摆脱了地球大气的干扰,能够达到地面上任何望远镜也达不到的高灵敏度和高分辨能力。
知识卡片:
物镜
物镜是由若干个透镜组合而成的一个透镜组。组合使用的目的是为了克服单个透镜的成像缺陷,提高物镜的光学质量。显微镜的放大作用主要取决于物镜,物镜质量的好坏直接影响显微镜映像质量,它是决定显微镜的分辨率和成像清晰程度的主要部件,所以对物镜的校正是很重要的。
分辨率
分辨率(resolution,港台称之为解析度)就是屏幕图像的精密度,是指显示器所能显示的像素的多少。由于屏幕上的点、线和面都是由像素组成的,显示器可显示的像素越多,画面就越精细,同样的屏幕区域内能显示的信息也越多,所以分辨率是个非常重要的性能指标之一。可以把整个图像想象成是一个大型的棋盘,而分辨率的表示方式就是所有经线和纬线交叉点的数目。
2.解密星空
1999年4月,利用哈勃望远镜拍摄的深空图像,美国纽约州立大学斯托尼布鲁克分校的研究人员发现了宇宙边缘附近有一个距离地球130亿光年的古老星系。利用全新的近红外仪器,透过茫茫的星际,人们发现了“皮斯托”星,这是至今发现的最大的一个天体。利用哈勃望远镜的宽视场和行星摄像机,科学家获取了第一张伽玛射线爆发的光学照片;哈勃望远镜上的超级摄谱仪又向人们揭示了超新星的化学成分。
哈勃望远镜所收集的图像和信息,经人造卫星和地面数据传输网络,最后到达美国的太空望远镜科学研究中心。利用这些极其珍贵的太空图像和宇宙资料,科学家们取得了一系列突破性的成就。沉寂多年的天文学领域,正发生着天翻地覆的变化。
哈勃太空望远镜于1990年发射升空,在长达19年的服役期间,分别在1999年和2008年发生过两次极为严重的故障。但人们通过不屑的努力,使其至今仍遨游太空,继续向地球传回大量的照片,为人类探索宇宙做出不可磨灭的贡献。
沙漏星云
沙漏星云(MyCn18)是位于南天的苍蝇座,距离地球8000光的年轻行星状星云。因星云中心有沙尘般的物质外溢,好似沙粒在沙漏中移动而得名。当其内部核燃料耗尽,这个如同太阳般的恒星会首先在中心冷却,褪变成为白矮星。
草帽星系
草帽星系(The Sombrero Galaxy)是位于室女座,距离地球2800万光年,又称阔边帽星系、墨西哥帽星系。因星系中央隆起明亮的核与核附近像草帽的帽檐般向四周辐射散开的宇宙灰尘,使其看起来好似一顶墨西哥草帽而得名。
麒麟座v838恒星
麒麟座v838恒星因好似梵高名作《星空》中所描绘的景象而闻名。图中央红色核心为恒星本身,周围结构为被照亮的尘埃云。该恒星曾于2002年初爆发,最初认为是一个典型的新星爆发,但后来被学者所摒弃,因为v838恒星并没有激烈地把气体外壳掀掉、而是在迅速膨胀的同时仍然保留着原来的外壳,成为一颗表面温度较低的超巨星。
知识卡片:
梵高
文森特·威廉·梵高(Vincent Willem van Gogh,1853-1890),荷兰后印象派画家。他是表现主义的先驱,并深深影响了二十世纪艺术,尤其是野兽派与德国表现主义。梵高的作品,如《星夜》、《向日葵》与《有乌鸦的麦田》等,现已跻身于全球最具名、广为人知与昂贵的艺术作品的行列。
1890年7月29日,梵高终因精神疾病的困扰,在美丽的法国瓦兹河畔结束了其年轻的生命,是年他才37岁。
梵高的《星空》
星夜,即夜间的意思。1889年荷兰后印象派画家文森特·梵高于在圣雷米的一家精神病院里创作的一幅著名油画《De sterrennacht》(荷兰语),也被译为《星夜》或《星月夜》。该油画被广泛认为是其代表作之一,现藏于纽约现代艺术博物馆。
3.昂贵的造价
与其它航天航空产品一样,太空望远镜的造价极高,须集大量的人力物力,耗费大量时间。
有资料显示,哈勃原始的总预算,大约4亿美金,但到现在的花费超过25亿美金,哈勃的成本依然在不断的累积与增高。美国政府估计的开销将高达45至60亿美金,欧洲所挹注的资金也高达6亿欧元(1999年的估计)。但其实,这些高成本背后已经是经行了各种节约了。
哈勃的备用镜片
在1974年,在裁减政府开支的鼓动下,所有进行空间望远镜的预算被剔除了。为回应此次危机,天文学家协调了全国性的游说努力。许多天文学家亲自前往拜会众议员和参议员,并且进行了大规模的信件和文字宣传。国家科学院出版的报告也强调空间望远镜的重要性,最后参议院决议恢复原先被国会删除的一半预算。
资金的缩减导致目标项目的减少,哈勃镜片的口径也由3米缩为2.4米,以降低成本和更有效与紧密的配置望远镜的硬件。原先计划做为先期测试,放置在卫星上的1.5米空间望远镜也被取消了,对预算表示关切的欧洲航天局也成为共同合作的伙伴。欧洲航天局同意提供经费和一些望远镜上需要的仪器,像是做为动力来源的太阳能电池,回馈的是欧洲的天文学家可以使用不少于15%的望远镜观测时间。在1978年,美国国会拨付了36,000,0000元美金,让大型空间望远镜开始设计,并计划在1983年发射升空。