哈勃望远镜到底是啥？
望远镜大家都懂，就是帮助人看清远处东西的光学器具望远镜分很多种类型，比如我们在古装电视剧里常见的单筒望远镜比如我们日常生活常见的双筒望远镜还有一种天文学家常用的望远镜叫天文望远镜天文望远镜用来看星星固然好，但是有个问题，那就是大气层的干扰我们把人眼能看到的光叫作可见光，我们平常用的望眼镜也是用人眼观测，所以多是关注可见光。
但是在所有光中，可见光只是很小的一部分，下图是所有电磁波的类型，而可见光只有其中彩色的部分，也就是我们常说的红橙黄绿蓝靛紫。其它的那些红外线、紫外线、x光等等，人眼是看不见的。我们呼吸的空气虽然看不见，但是大气层有1000公里的厚度厚，大概相当于北京到上海的距离。如果你用手持激光笔从上海对北京射出一道光束，北京看得到吗？看不到的，很多光都被空气干扰而散掉了。
1000公里厚的大气层对于可见光和看不见的光都会有干扰，所以在地面上看星星就会受到影响。怎么办呢？那就把望远镜送到大气层外面，太空里面去就好了所以就有了新的一种类型，叫太空望远镜。太空望远镜有很多种，有盯着太空的可见光的，有盯着太空中紫外线的，有盯着太空中X光的哈勃太空望远镜，就是所有太空望远镜中，最有名的看可见光的太空望远镜。
作为一架昂贵又庞大的太空望远镜，哈勃给我们贡献了非常多好看的照片，下面展示一下：哈勃望远镜虽然已经使用了快三十年，但是这么多年一直都有在进行维修保养和升级，每次升级，宇航员都会把新的仪器、拍照设备和电脑装到哈勃望远镜上。哈勃太空望远镜的继任者，叫作韦伯太空望远镜，镜面面积比哈勃要大七倍多，目前已经设计完成，正在美国进行开发和制造。
为什么哈勃望远镜能看几十亿光年，却看不清月球和冥王星表面？
从1961年到1972年，美国阿波罗登月计划一共发射了17艘飞船，其中6艘飞船成功降落月球，这是人类迄今为止最大规模的月球登陆活动。但是，由于NASA提供的很多照片，人们对此提出了一些疑问。虽然很多看起来有些不合理的地方，实际上都有很合理的解释。比如说美国插在月球上的国旗看起来是像在飘动的，其实这是用一种特殊的材料，故意做成这种皱巴巴的形式。
但是也有两张照片非常有名，而且NASA没有找到令人信服的反驳理由。●第1张照片，刻在镜头前的十字线落在了景物后面（暗示照片被修改过）。●第2张照片，前面的岩石上面有一个C（暗示道具组疏忽）。所以相当多的人怀疑美国阿波罗登月计划是造假的。因此有人就提出：为什么不用哈勃太空望远镜去观察登月舱和月球车，看看有没有到底在那里呢？望远镜、显微镜等以放大景物为目标的光学仪器，表示其性能的叫“分辨率”。
计算最小分辨率的公式是“道斯极限”，单位是角度的单位（度、分、秒等）。分辨率里的秒单位一般是角秒（也叫弧秒），一度等于60角分，一角分等于60角秒。》天文学家用来计算望远镜分辨率的道斯极限公式，R=11.6/D。R是角分辨率，单位是角秒；D是望远镜镜头直径，单位为厘米。哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope，缩写为HST）是以美国天文学家哈勃命名的，是人类发射的第1架太空望远镜。
哈勃的最重要贡献，是发现了遥远星系的退行，证明宇宙在膨胀。HST口径为240㎝，由道斯极限计算出来的分辨率为11.6/240=0.048333角秒。地月之间的距离为38万公里，0.0483角秒对应的物体大小为380000*2π/（360*3600/0.0483）=0.09公里，相当于90米。》也就是说，在月球上90米尺度的物体，才能被HST看到。
美国阿波罗计划用于登月的阿波罗飞船，位于土星5号运载火箭的顶部，高82英尺（25米）。阿波罗飞船有五个不同的部分：指挥舱、服务舱、登月舱、发射逃生系统和航天器登月舱适配器。其中阿波罗登月舱高6.9米，宽4.3米。由此可见，6.9米高的登月舱根本不可能被HST发现。实际上，道斯极限里11.6的系数，是可见光波段400nm~700nm的取值。
哈勃太空望远镜有更先进的相机，这种相机能够在115nm近紫外波段进行观测，因此分辨率更高。理论上，在115纳米的最短波长下，HST分辨率可以达到0.014角秒。此时，HST能看到月球上26米尺度的物体，仍然看不到阿波罗号的登月舱。哈勃望远镜有一种方法可以拍摄月球着陆器，那就是拍摄它的阴影。当太阳很低的时候，登月舱的影子会有60多米长。
即便如此，阴影也只有2个像素点，根本就分辨不出是什么。如果把国际空间站放到月球轨道上，哈勃太空望远镜在可见光波段才可以勉强拍摄到一个像素点的模糊影子。因为国际空间站长达108米。在可见光波段能够看到月球上的阿波罗登月舱，哈勃太空望远镜的口径要达到32米。所以即使更先进的詹姆斯韦伯太空望远镜，也无法看到阿波罗登月舱。
因为詹姆斯韦伯太空望远镜的镜头口径只有6米5。》既然如此，我们为什么还要太空望远镜？哈勃太空望远镜于1990年发射进入地球轨道，距今已有30年之久。哈勃的红外线兄弟~斯皮策太空望远镜刚刚在太空庆祝了20岁生日。包括钱德拉X射线天文台、XMM牛顿和核光谱望远镜阵列（NuSTAR）在内的多个X射线观测站也在地球轨道上观测天空。
因为火箭整流罩的空间有限，所以能够发射到太空的望远镜和观测装置有很大的局限性。而且即使出了问题，也比在地面上维修要麻烦的多。我们把望远镜送入太空的主要原因是为了绕过地球大气层，这样我们就能更清楚地看行星、恒星和星系。我们的大气层就像一个保护毯，只让一些光线通过，而阻挡其他光线。大多数时候这是件好事，让我们外出时避免暴露在高能X射线或伽马射线的直射下。
但是这也意味着，在地面我们不能看到遥远星系发出的所有光，地面望远镜会忽略某些细节。今年5月26号，欧洲超大望远镜EELT在智利北部开工建造，建成以后将是世界上最大的光学望远镜，其镜头口径为39.3米。EELT将能够提供比哈勃太空望远镜拍摄的图像清晰16倍的图像，是地球上唯一能够在可见光波段看到阿波罗登月舱的望远镜。
》目前唯一可看到阿波罗登月舱的轨道观测器是LRO。月球勘测轨道飞行器（Lunar Reconnaissance Orbiter，简称LRO）是美国宇航局的一个机器人航天器，目前在一个偏心的极坐标测绘轨道上围绕月球运行。2009年，月球勘测轨道飞行器（LRO）与月球陨石坑观测和传感卫星（LCROSS）一起发射升空。
这两个项目都是美国宇航局月球先驱机器人计划的一部分。LRO的主要目标是从月球极地轨道绘制月球表面的3D地图，作为高分辨率测绘计划的一部分，以确定着陆地点和潜在资源，调查辐射环境，并证明预期的新技术。LRO从50公里的高度拍摄月球，在这个高度，分辨率将达到0.5米。所以LRO可以拍摄到嫦娥的登陆情况。如果把 HST放到这个高度，那么分辨率会达到7个毫米，可以拍摄到月球上的蚂蚁。
同样是望远镜，为什么哈勃望远镜非要发射到天空，是有钱烧的吗？
同样是望远镜，为什么哈勃望远镜非要发射到天空，是有钱烧的吗？我们头顶上的天空，不但是我们在夜空下静心欣赏美景的目标，而且时刻在吸引着人们对其无穷无尽的神秘展开想象，在激发我们强大好奇心和求知欲的引领之下，一直在鼓舞着人类逐步走出地球的羁绊，踏入更加深远的宇宙星空。天文望远镜就像我们延伸无限视力的眼睛一样，同时更像可以自由翱翔的翅膀，使我们更直观、更全面、更清晰地了解宇宙的美景、神奇与博大。
而哈勃望远镜是观测设备中的佼佼者，也是最为特殊的个体，科学家们把它发射到太空之中去观测宇宙星空，与遥远的星空相比，这上升的一点距离根本不算什么，那为何还要这么做呢？地面天文望远镜的主要干扰因素对于天文观测来说，现在地面天文望远镜仍然是主流，毕竟利用火箭将天文望远镜发射到太空的费用极其高昂，而且维护保养成本也非地面望远镜所能比拟。
而且，借助地面建造天文台的先天优势，可以将天文望远镜制造的口径更大、功能更强。客观地说，地面天文望远镜比发射升空的太空望远镜，要有明显的数量优势、成本优势、维护优势、可控优势等。但是，地面天文望远镜也有它致命的弱点，那就是受到大气层的干扰太强。这个干扰包括以下几个方面的因素：大气湍流。我们平时看到夜晚的星星在频繁地闪动，就是地球大气层大气湍流的结果。
大气湍流是大气层非常常见的一种自然现象，其产生原因就是不同层级或者不同区域的空气受热不均衡，同时具有一定风速切变的空气动力学条件，那么将会产生能量、动量、物质的传递以及交换，从而不仅对飞行等飞行产生影响，而且对光线、声波、无线电波的传播都会产生干扰。光线衍射。光线在传输过程中，当遇到较小障碍物时，会有绕过这个障碍物而改变传播方向的现象，这种现象规律是光线的衍射，对于天文望远镜来说，其能分辨目标二星体的最小分离角度，即角分辨率将直接受到光线衍射的影响，这个角分辨率其实就是天文望远镜的解析力。
在大气层中，由于衍射作用要比太空中明显得多，因此，对于望远镜的解析力也会造成重大影响，致使其中的一项重要指标：解析力，距离理论极限衍射极限差距很大。比如，地面天文望远镜的解析力只能达到0.5-1.0弧秒，而在太空中的天文望远镜，只要口径达到2.5米以上，该项能力就能达到理论极限0.1弧秒。吸收和遮挡。
无论是可见光和不可见光，都是以电磁波的形式传递到地球，都是携带着能量来的，只不过波长不同能量不一样而已，当遇到空气中的悬浮颗粒、气溶胶团甚至气体分子，都对光线能量有一定的吸收能力，在一定程度上减弱了来自宇宙深空的光线信号强度。同时，大气层中的云层遮挡也是影响天文望远镜使用效率和质量的一大因素，即使设备再先进，准备再充分，目标星体和观察者之间如果有云层遮挡，一切努力都会白费，而且时机稍纵即逝，无法弥补。
对高能射线的影响。除了可见光之后，来自宇宙深空发过来的光线，还包含着伽马射线、X射线、紫外线、红外线和无线电波等不同频段的种类，由于大气层的存在，特别是电离层和臭氧层，对于高能射线和紫外线吸收非常强烈，这个作用过程虽然对于保护地球上的生物具有重大意义，但是如果从研究宇宙背景辐射以及演化规律的角度看，会失去很多重要的信息来源。
哈勃望远镜的问世基于上述因素，天文学家们逐渐意识到，在地面进行天文观测，虽然可以把望远镜造得更大、功能更丰富、看得也越来越远，比如运用自适应光学系统，可以带来越来越高的集光能力以及越来越精细的分辨率，但始终无法避免众多不可控的因素干扰，不但会对后续的修正带来非常复杂的问题，而且有时会错过最佳的观测窗口，严重影响观测质量，因此向太空发射天文望远镜逐渐提到了议事日程，以最大程度地消除大气层对观测的影响。
在1968年，美国就开始计划实施在太空中建造大型反射望远镜的计划。经过10多的准备以及从节约预算开支的角度出发，直至1978年从开始真正的建造计划，通过太空望远镜的分项实施和最终组装的形式分步实施。但是在提高望远镜解析力和资金缺口的矛盾下，哈勃望远镜的组装和发射时间一推再推，直到1990年4月24日才正式发射升空。
哈勃望远镜拥有两个光学“镜片”，一个是直径2.4米的主镜，一个是0.3米的副镜，这是望远镜的核心组成部分，同时还搭载了广域和高分辨率行星照相机、用于接收紫外线波段的戈达德高解析摄谱仪、用于测量星体光度变化和偏极性的高速光度计等等，组装后的望远镜长13.3米，重11.6吨，总造价约30亿美元。最终的轨道距离地面约600公里，运行周期约97分钟，它所拍摄的图片清晰度是当时地面天文望远镜的10倍以上。
哈勃太空望远镜在发射升空以后还有一个插曲，那就是担回来的第一张照片非常模糊，后来通过研究发现这是由主镜片的球面像差比较严重，主要原因在于当时打磨的时候没有达到目标要求，有2微米的误差。为了弥补这一问题，科学家们采用了光学校正的方式，运用航天飞机搭载8吨的器材，在望远镜主镜成像过程中增加了一个光学矫正系统，才使得哈勃望远镜的“视力”恢复正常。
哈勃望远镜的主要成果当时发射哈勃望远镜的初衷，主要是为了观测宇宙年龄以及宇宙的可视面大小，后来通过它的长期观测，科学家们又发现了众多关于宇宙的奥秘。比如：修正哈勃常数。通过对造父变星亮度周期的观测，以及测算出来的与造父变星之间的距离，对之前人们通过各种方式计算的哈勃常数进行了校正，对研究宇宙运行规律特别是宇宙膨胀现象提供了更为精准的数据支持。
星系中心黑洞。通过对大量河外星系的观测，其中心都存在着引力非常强大、光线非常集中的区域，也就是“黑洞”，而且在全部的星系中心，都存在着这样的“黑洞区域”，最终被天文学家将这一现象认为是宇宙星系的普遍规律。暗物质的存在。通过对超新星的长期观测，与之前对这些超新星亮度的预测值相比要明显弱很多，一方面表明宇宙在加速膨胀，另一方面为科学家们提出暗物质推动宇宙加速膨胀提供了数据支撑。
科研方面的贡献。除此之外，哈勃太空望远镜在30年的时间里，还直接拍摄了1400多万张精美、高分辨率的星空照片，以这些观测照片和数据，世界各国的科学家们发表了上万篇科研论文，有力推动了现代天文学的发展。总结一下虽然发射哈勃望远镜共费巨大，但这种向太空发射和安置太空望远镜是非常值得的，应用这种方式可以最大消除在地面上大气层的强烈干扰，获取更加原始、更加精确、更加清晰的观测照片以及可以直接应用的众多观测数据，而这是地面望远镜所无法比拟的。
哈勃望远镜故障后，钱德拉X射线太空望远镜也进入安全模式，对此你怎么看？这是外星人要来了吗？
继上周短暂进入安全模式后，日前，NASA的钱德拉X射线太空望远镜将很快就能恢复正常运作。造成此次故障的原因则是望远镜上的一个用于操控和指向的仪器。不过现在NASA已经解决了这个问题，本周结束前，它将可以重新投入使用。钱德拉X射线望远镜于1999年发射升空，用于观测来自宇宙的高温气体的X射线，它在太空已经运行了近20年时间。
从爆炸的恒星到围绕黑洞旋转的超高温天体，钱德拉都能接收到它们发出的X射线。这个望远镜被认为是许多重大发现的功臣，比如它能帮助科学家更好地理解了暗物质的起源。然而在10月10日早上，钱德拉突然进入了安全模式，在这段时间里，上面的仪器全部关闭只有最基础的系统还在运行。NASA现在发现，安全模式由望远镜的一个陀螺仪故障引起。
这种工具有点像望远镜的方向盘，用来测量转弯的速度，其对于协助望远镜转向和长时间瞄准目标是必要的存在。NASA决定利用钱德拉上面的另外一个陀螺仪。与此同时，NASA的另外一台太空望远镜--哈勃太空望远镜也因陀螺仪问题进入安全模式，它的一个陀螺仪已经完全失灵，为此地面人员正在尝试使用备用陀螺仪。目前他们的这一计划还未取得成功。
