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哈勃太空望远镜还能运行多久?

在NASA的计划和大气阻力的影响下,探索哈勃太空望远镜的运行及其不确定的未来。

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在这张由“亚特兰蒂斯”号宇航员于2009年拍摄的照片中,哈勃太空望远镜似乎漂浮在地球之上。图片来源:NASA

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NASA的哈勃太空望远镜(HST)于1990年4月24日在“发现号”航天飞机上发射升空。得益于其位于地球大部分湍流大气之上的位置,这架望远镜相对适中的2.4米镜面近30年来为我们提供了前所未有的宇宙视野。但哈勃还能持续多久呢?

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除非望远镜发生灾难性故障,导致所有仪器无法使用或无法指向目标,否则HST将至少运营到2021年6月30日。这就是NASA为其运营官方拨款的期限。

还有另一个需要考虑的因素:HST并非*完全*在大气层之外。它处于近地轨道,这意味着它在绕地球运行时仍然会受到空气粒子的一些阻力或摩擦。HST最终会受到足够强的大气阻力而坠落到地球;预计这将发生在2030年代中期,无论望远镜是否还在运行。但如果哈勃能得到一次提升,也许是来自目前正在开发的众多私人航天器之一,它就可以重新投入使用。

毕竟,望远镜的仪器可能比2030年更长寿,尽管它并非一帆风顺——最近一次故障影响了哈勃在2019年1月的*广域相机3*。许多旧仪器也无法满负荷运行。其探测器的某些部分不再工作,或者必须使用软件进行仔细屏蔽,以确保采集的数据准确。然而,即使存在这些限制,这架望远镜对科学来说仍然是无价之宝。

更强大

哈勃的重要性不太可能很快消失。这是因为NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST),目前计划于2021年发射,并非哈勃的直接替代品。这两架望远镜实际上是互补的。哈勃在近红外波段的能力有限,而这正是JWST将大放异彩的领域。下一代太空望远镜非常适合研究正在形成的恒星和行星、极远的星系,甚至系外行星的大气层,这些都最适合在红外线下观察。但哈勃更适合观察紫外线(UV)和可见光波段。由于地球大气层阻挡了大部分紫外线,哈勃可以看到我们从地球无法看到,并且JWST也无法覆盖的东西。

因此,如果望远镜仍然能够指向并使用至少部分仪器,即使其他仪器失效,NASA完全有可能在2021年6月之后再次延长哈勃的运行寿命。

在2009年对望远镜进行的最后一次航天飞机维修任务中,“亚特兰蒂斯”号宇航员在五次单独的太空行走中对哈勃进行了重大升级。安装了两台新仪器——宇宙起源光谱仪(COS)和广域相机3(WFC3),同时修复了望远镜现有的太空望远镜成像光谱仪(STIS)和先进巡天照相机(ACS)。任务还更换了望远镜的电池、陀螺仪、科学计算机、制导传感器和隔热层。所有这些都意味着哈勃获得了一个新的生命周期,这很可能会让它再使用几十年。

结束?

目前,NASA计划使用火箭进行可控离轨,以确保在HST任务最终完成时,任何未烧毁的碎片都将落在无人居住的区域。最后一次维修任务还包括安装一个软捕获和会合系统(SCRS)——一个环形对接端口,以便未来的航天器(很可能是机器人)能够连接到望远镜并安全地将其离轨。

但SCRS也为未来的维修任务打开了大门。2017年初,《华尔街日报》详细介绍了一个潜在的维修任务,利用塞拉内华达公司的*追梦者*太空系统来维持望远镜的运行。

到目前为止,这种情况尚未发生。“塞拉内华达公司的一位发言人表示,‘目前没有关于使用追梦者修复哈勃的直接计划’。‘但这是我们的能力,我们对车辆的用途持开放态度。’”

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最终,哈勃的未来仍然不确定。根据欧洲空间局的*HST网站*,“哈勃没有设定退役日期。只要其组件还能运行并为科学界提供良好的服务,哈勃将继续工作。”

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