美国国家航空航天局(NASA)空间科学主管Ed Weiler已经习惯了佩戴翻领徽章。纪念徽章是该航天机构文化中无处不在的一部分——在每次发射前,承包商会像分发雪茄一样分发这些纪念品,而多年的任务则会赢得成系列的纪念品。
25年后,Weiler拥有的徽章比他的翻领多得多。所以他这样分配这块“地产”:左翻领用于佩戴当下的任务徽章,右翻领神圣不可侵犯,留给他的哈勃空间望远镜徽章,这是一枚稀有的银质徽章,几乎在二十年前就已发放,那时哈勃甚至还没有命名为哈勃。当时它只是有史以来设计得最复杂的望远镜,而不是最重要的。但这一切都改变了。
“我永远不会摘下我的哈勃徽章,”他说。“我从来没有错过一次发射。”
Weiler是今天哈勃望远镜能够良好运行的重要原因。他受过光谱仪训练,从1979年到1998年担任哈勃的首席科学家。在20世纪80年代,当该项目饱受技术挑战、延误和成本增加的困扰时,他力主并捍卫了定期升级和更换科学仪器的概念。他于1983年撰写的备忘录,提议NASA建造一个备用的广角/行星相机,在1990年被证明具有先见之明,当时发现望远镜发射时其主镜存在缺陷。1993年,宇航员将带有校正光学器件的备用相机带到望远镜上,并在一项传奇性的太空壮举中将其安装。修复成功了。

摄影:Amanda Friedman
Ed Weiler曾是哈勃(下方的模型)的首席科学家,任期从1979年到1998年。同事们称赞他的决心和精神,正是这些让他们在努力修复那个几乎使望远镜瘫痪的缺陷时坚持了下来。.
“我们从一个国家耻辱、国家失误,变成了美国精湛技艺和技术的象征,”Weiler说。“这真是一段跌宕起伏的旅程。”
哈勃是一个闪亮的铝制圆柱体,大小与一辆校车相当,两侧是太阳能阵列,看起来像矩形的象耳朵,它现在正航行接近其轨道的第14个年头。尽管它需要处理日常事务,例如耗时的指向新目标(称为“变轨”)以及每隔约45分钟因地球和其他天体遮挡视线而重新定位,哈勃仍能近50%的时间进行科学观测——这使其成为有史以来最高效的望远镜之一。
它的产出是惊人的。截至2002年12月31日,哈勃收集的数据和图像已催生了3577篇同行评审期刊论文。据负责监督哈勃运行的巴尔的摩空间望远镜科学研究所的科学副所长Bruce Margon称,2002年发表在五大天文期刊上的所有论文中,有8%是基于哈勃的结果——比任何地面望远镜都多两倍。“我对此感到近乎眩晕,”Margon说。“任何NASA项目从未产生过这么多论文,而且每年都变得更具生产力。”
一个原因是哈勃是有史以来最协作的科学事业之一。地面望远镜经常会跟进哈勃的观测,钱德拉X射线天文台以及其他轨道望远镜也是如此。而哈勃在可见光、红外线和紫外线部分进行观测的能力,则打破了天文学科之间长期存在的壁垒。“我们不再是光学天文学家、X射线天文学家或伽马射线天文学家,”普林斯顿高等研究院自然科学教授、20世纪70年代帮助规划该望远镜的关键成员John Bahcall说。“现在我们都只是天文学家。每个人都意识到,必须利用所有波段和所有工具来回答宏大的问题。哈勃改变了我们进行天文学研究的方式。”
它甚至改变了我们对宇宙的理解。“在哈勃之前,人们推测星系会随着时间演变,”范德堡大学(纳什维尔)天体物理学教授、1972年至1983年任马歇尔太空飞行中心项目科学家的C. Robert O’Dell说,他是该望远镜早期发展中的重要人物。“哈勃使我们能够真正看到这些变化。”例如,类星体被发现是一种“证据”。类星体是发出无线电波的、比整个星系还要明亮的、难以想象的强大源,最初被视为在我们自己星系附近找不到的神秘天体,位于数十亿光年之外。它们仅仅是宇宙中的孤例吗?相反,哈勃的图像表明,类星体总是出现在遥远星系的中心,其能量来自于被吸入更深处星系中心黑洞的物质。也就是说,数十亿年前的星系与现在不同。
“游戏的目标是把事情弄清楚,”O’Dell说。“而这正是哈勃真正做到的。”
哈勃还证实,行星就像类星体一样,是正常过程的结果,而不是偶然的。“恒星从巨大的旋转星际气体云中凝结而成。哈勃表明,并非所有的旋转物质都被吸入恒星。其中一些物质最终会围绕着新生恒星运行。“留下的那团物质是行星可以形成的物质,”O’Dell说。“在哈勃之前,我们有光谱和光度学证据。但当你真正看到这些盘状结构围绕着这些新生的恒星运行时,一切就都变得可信了。就拿我们的太阳来说,如果你观察天空中的行星分布,你会发现它们都在同一个平面上。这是因为它们来自形成太阳的云坍缩时留下的同一团物质。”
1929年,埃德温·P·哈勃宣布发现了宇宙膨胀,其膨胀速率——即哈勃常数——当时只能估计。以他命名的望远镜提供了更精确的常数测量,从而对宇宙年龄有了更可靠的估计——在130亿到140亿年之间。
回顾过去,成功往往显得理所当然。当然,事实并非如此,哈勃从一个梦想变为现实的过程尤其漫长而坎坷。空间望远镜之父、天体物理学家Lyman Spitzer于1946年首次提出了这个想法,在20世纪70年代在国会大厅里积极推广,并在1997年去世前见证了其研究成果。地面望远镜的缺点——大气湍流会模糊图像,而大气会吸收某些光谱——也从一开始就显而易见。从20世纪60年代开始,可行性研究的积极结果为这一想法增加了动力,尽管也有一些著名的反对者怀疑空间望远镜是否能稳定到足以产生可观的结果。
20世纪70年代,国会、NASA和天文学界之间上演了一场拉锯战。资金时而获得,时而又被削减;天文学家们积极游说,国会重新考虑;NASA缩减规模,卡特总统批准。随后出现了地盘之争——既有NASA内部的争夺,也有NASA与天文学家坚持设立的、用于管理科学的太空望远镜科学研究所之间的争夺。
与此同时,1976年,一位名叫Edward J. Weiler的年轻博士获得了他的第一份工作,成为Lyman Spitzer的研究员,当时Spitzer是普林斯顿大学天文学系的系主任。童年时期,Weiler曾清晨爬起来观看艾伦·谢泼德和约翰·格伦的发射。他父亲是一位钢铁工人,给他买了一个纸板望远镜,13岁的Weiler决定,“要去西北大学,成为一名天文学家,并为NASA工作。”他那时已经表现出果断的迹象。
Spitzer让Weiler参与了“哥白尼”号项目,这是一颗早期的NASA卫星天文台,他是该项目的主要科学家。不久,Weiler就担任了NASA戈达德太空飞行中心天文台的运行主管。1978年,当时被称为“空间望远镜”的部门的第一任首席科学家,也是NASA的第一任天文学首席科学家Nancy Roman,向Weiler提供了工作。这位29岁的年轻人发现自己正站在一个十字路口。
“我当时在为Lyman工作,他是一位伟大的科学家、伟大的思想家、一位有远见的人,”Weiler回忆道。“我每年发表三到五篇论文。这已经很不错了。但我不得不问自己:‘我能达到Lyman Spitzer的水平吗?’可能不能。所以当我被NASA提供这份工作时,这本身就是我一生的梦想,我想,‘也许我可以通过促成其他人进行研究,而不是自己做研究,来对这个领域产生更大的影响。’”
1979年,Roman想退休,并推荐Weiler接任她的职位。“他充满热情、头脑冷静、工作稳定,”她说。“我很高兴把这个项目交给他。”
Weiler很快就发现,担任首席科学家是一项“裁判工作”,而且有很多的纠纷需要他来裁决。他在芝加哥长大,在一个白袜队(White Sox)的社区里,他作为一个小熊队(Cubs)的球迷,能够保持自己的立场,所以他并不回避冲突。Weiler有着圆润、稚气的脸庞,但他的下巴透着一股好斗的精神,蓝色的眼睛目光锐利,而他朴实无华的中西部风格则不容置疑。哈佛-史密森天体物理学中心的が天文学家Giovanni Fazio评论道:“他绝不会模棱两可。”
他需要他所有的这种坚定决心。“如果你想找出如何搞砸一个项目,你就会复制哈勃项目,”Weiler说。“我们没有主要承包商。Perkin-Elmer [制造光学望远镜组件]和Lockheed [制造航天器]是联合主要承包商。Goddard负责科学仪器和操作。Marshall [太空飞行中心]负责开发。很难弄清楚每天谁说了算。有很多紧张关系。”
Weiler的成败关键时刻发生在1990年4月发射后不久。主镜存在球差的发现——这是由于测试过程中1.3毫米的测量误差所致——“粉碎了许多人的梦想,”John Bahcall说。非常简单地说,照片是模糊的。在压力重重的每日新闻发布会上,Weiler成为了NASA的主要发言人。“我一直在传达的信息是:‘是的,我们搞砸了,但我们有办法解决,我们将在1993年12月之前完成,’”Weiler说。“当然,没有人相信我们,因为哈勃在成本或进度方面一直没有什么好记录。但该死的是,我们做到了。
“这是一项令人难以置信的团队努力。这一次,你是否佩戴约翰逊航天中心、哈勃空间望远镜还是总部徽章都不重要。我们是一个团队。”
在深夜电视节目中,哈勃被比作“阿甘正传”(Mister Magoo),尽管在航天飞机宇航员安装校正光学器件和备用相机之前,它已经成功地产生了有价值的科学。巴哈尔说:“Ed最看重的是我们对所知道的一切保持坦诚和诚实,他带领我们度过了那些人们嘲笑我们的艰难时期。“Ed帮助我们保持理智,并专注于必须完成的任务。”
自1993年修复以来,以及在之后三次航天飞机任务中安装更先进的新仪器和相机,哈勃的表现超出了所有预期。1996年,它拍摄了有史以来最深邃的宇宙图像。这张被称为“哈勃深场”的图像,深入到130亿年前——它记录的光线已经旅行了这么久——描绘了宇宙大约10亿年前的样子。
“我们把哈勃推向了我们从未梦想过的极限,”Weiler说。哈勃的寿命预计到2010年,届时NASA计划将望远镜带回地球。然而,今年夏天,一个专家委员会建议哈勃与其他项目竞争一项仪器升级,该升级可以使其再运行几年。
对Weiler来说,哈勃的作品“提出了一个科学问题,也提出了一个根本性的人类问题。我们在这广阔的宇宙中是孤独的吗?”别这么肯定。他指出,在过去的500年里,“我们傲慢的人类”发现地球不是宇宙的中心——太阳也不是,我们的星系也不是。现在,我们的太阳系已被揭示为众多星系中的一个。
“人类傲慢的最后一点是什么?”Weiler问道。“显然,那就是我们是宇宙中唯一的生命。我认为在21世纪我们将证明事与愿违。”














